Sichere Stromnetze für die Energiewende Leitprojekt SiNED des Energie-Forschungszentrums Niedersachsen

Die fortschreitende Energiewende stellt das deutsche Stromnetz zunehmend vor Herausforderungen. Erneuerbare Energien decken zukünftig den steigenden Energiebedarf. Doch noch ist das Stromnetz für einen sicheren Betrieb auf die sogenannten Systemdienstleistungen aus konventionellen Großkraftwerken angewiesen. Im Leitprojekt SiNED forschen Mitglieder des Energie-Forschungszentrum Niedersachsen (EFZN) an einem Energienetz der Zukunft. Die Technische Universität Braunschweig koordiniert das interdisziplinäre Projekt der vier EZFN-Forschungsstandorte Clausthal, Hannover, Oldenburg und Braunschweig.

Noch stemmen die Generatoren fossiler Großkraftwerke die Hauptlast an Systemdienstleistungen. Das heißt, sie garantieren die Stabilität des Stromnetzes (etwa durch Spannungs- und Frequenzhaltung), steuern gegen Überlastungen und bauen das Netz bei einem Zusammenbruch wieder auf. Dabei koordinieren sich diese Kraftwerke und passen die Stromerzeugung stetig dem Bedarf an.

Zukünftig sollen erneuerbare Energien und flexible Lasten, wie Energiespeicher, diese Rolle übernehmen. Während aber die bisherigen Großkraftwerke auf einer Netzebene arbeiten, reichen die nachhaltigen Anlagen vom Offshore-Windpark auf Hochspannungsebene bis zur privaten Photovoltaik-Anlage in der lokalen Niederspannungsebene. Dadurch erzeugen zunehmend dezentrale, kleine Produzierende den Strom. Um zukünftig Systemdienstleistungen sicherzustellen, müssen also deutlich mehr Erzeugende auf unterschiedlichen Ebenen koordiniert werden. Gleichzeitig produzieren viele nachhaltige Anlagen abhängig von Umwelteinflüssen und nicht nach Bedarf. Das Stromnetz wird so gleich dreifach gefordert.

Gemeinsam für ein zukunftsfähiges, sicheres Stromnetz

Das interdisziplinäre Forschungsprojekt SiNED steht für „Systemdienstleistungen für sichere Stromnetze in Zeiten fortschreitender Energiewende und digitaler Transformation“. Bei SiNED schließen sich die vier EFZN-Standorte  zusammen, um ein zukunftsfähiges Stromnetz zu entwickeln. Das interdisziplinäre Projekt integriert fünf Institute mit der Expertise aus Energietechnik, Energieinformatik, Wirtschafts- und Rechtswissenschaft. Gemeinsam entwickeln sie ein Stromnetz, das nicht nur stabil und effizient, sondern auch digitalisiert, profitabel und (datenschutz-)rechtlich abgesichert ist

Prosumer und Schutzsysteme im Fokus

Für das Institut für Hochspannungstechnik und Elektrische Energieanlagen – elenia stehen die netzdienlichen Prosumer, also die private Stromerzeugung und Energiespeicher, im Mittelpunkt. Private Photovoltaikanlagen verfügen immer häufiger über Batteriespeicher, um die schwankende Energieproduktion auszugleichen.

„Die Energiewende kann nur gelingen, wenn die für die Netzstabilität erforderlichen Systemdienstleistung auch dezentral durch erneuerbare Energieanlagen, flexible Lasten und Speicher bereitgestellt werden“, sagt der Gesamtprojektleiter Professor Bernd Engel vom Institut elenia der TU Braunschweig.

Des Weiteren entwickelt das elenia Schutzsysteme für die veränderten Ansprüche an die dezentralen Netze. Ob Batteriespeicher, Elektrofahrzeug oder Solaranlage: Jede Anlage ist über einen Umrichter mit dem Netz verbunden. Die Schutzsysteme warnen einerseits diese Geräte vor Störungen, etwa um Kurzschlüsse zu vermeiden. Andererseits schützen sie das Netz vor übersteuernden Umrichtern. Erst wenn die Schutzsysteme intelligent auf die Einzelgeräte reagieren, können Prosumer Systemleistungen an das Netz liefern.

Projektdaten

Das Niedersächsische Ministerium für Wissenschaft und Kultur fördert SiNED über drei Jahre mit über zwei Millionen Euro bis Oktober 2022. Die TU Braunschweig erhält eine anteilige Fördersumme von 710.000 Euro. Die weiteren Projektpartner sind das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt und OFFIS e.V. in Oldenburg, die Leibniz Universität Hannover und die TU Clausthal.