Die Energieflüsse im Stromnetz so zu steuern, dass es stabil funktioniert, ist eine Aufgabe, die mit fortschreitender Energiewende immer komplexer wird. Die Kunst ist, Verbrauch und Angebot im Gleichgewicht zu halten. IT-Systeme unterstützen dabei, denn es bedarf dazu eines kontinuierlichen Austauschs großer Datenmengen in Echtzeit zwischen Erzeugung und Abnahme.
Flexibilisierung
Mit steigendem Anteil der Erneuerbaren Energien am Strommix steigen die Anforderungen an die Systemsteuerung. Wo früher wenige große Kraftwerke genau nach Stundenplan produzierten, drängen heute viele dezentrale regenerative Erzeugungsanlagen in die Stromnetze. Neue IT-Systeme helfen nicht nur bei der Steuerung, sondern auch dabei, die Netze flexibler und damit effizienter zu betreiben. Das erübrigt dann so manchen neuen Trassenkilometer.
Drei Beispiele für mehr Effizienz:
Freileitungen im Fokus
Die maximale Betriebstemperatur von Freileitungen begrenzt die Menge an Strom, die übertragen werden kann. Denn Drähte werden heißer, je mehr Strom fließt und je wärmer die Umgebungstemperatur ist. Diese Parameter beeinflussen also die Kapazität. Daten über aktuelle und zukünftige Windgeschwindigkeiten, Sonnenstunden und Regen helfen in der Netzsteuerung eine zukünftige Kapazität vorherzusagen.
Mit digitaler Technik ist es möglich, die tatsächlichen klimatischen Verhältnisse in der Leitstelle abzubilden. Die Experten sprechen von „Freileitungsmonitoring“. Es wird zunehmend bei Höchstspannungstrassen eingesetzt und kann ihre Übertragungskapazität um bis zu 50 Prozent erhöhen. So kann zur richtigen Zeit genügend Strom am richtigen Ort zur Verfügung gestellt werden.
Auch auf der Ebene der Mittel- und Niederspannung, in den Verteilnetzen, stellen IT-Systeme umfassende Daten bereit. Mit ihnen können Prozesse automatisiert, wechselnde Stromeinspeisungen geregelt und die Lasten im Netz gesteuert werden – also beispielsweise bei einem Überangebot Batteriespeicher gefüllt oder Elektroautos geladen werden. Computer überwachen den Zustand des Netzes, melden Störungen, helfen bei der Störungsanalyse und der Fehlerortung. Die Arbeit in der Netzleitstelle hat sich dadurch stark verändert.
Freileitungsmonitoring
Viele Anlagen zusammengefasst
Die Digitalisierung der Netze dient dazu, die Effizienz des Netzbetriebs zu steigern – also eine hohe Versorgungsqualität zu geringeren Kosten zu erzielen. Wenn viele kleinere dezentrale Erzeuger wie mehrere Photovoltaikanlagen oder Blockheizkraftwerke zu einer virtuellen Einheit zusammengefasst werden, spricht man von virtuellen Kraftwerken. Dieses Zusammenfassen ermöglicht ein besseres Last- und Einspeisemanagement als die Steuerung von Einzelanlagen. Speichersysteme und Lastmanagement bei Industrieunternehmen arbeiten durch die Vernetzung mit IT-Technik ebenfalls besser aufeinander abgestimmt (Abschaltbare Lasten).
Virtuelle Kraftwerke
Engpässe meistern
Übertragungsnetzbetreiber haben die Aufgabe, das Stromnetz im Gleichgewicht zu halten, das heißt die Frequenz muss konstant bei 50 Hertz liegen. Kommt diese doch einmal aus dem Takt, haben Netzbetreiber das Recht, die Einspeisung zu drosseln. Sonst drohen Netzschwankungen oder gar Ausfälle. Das sogenannte Redispatch hat zum Ziel, Leitungsabschnitte, die zu überlasten drohen, gezielt zu schützen. Dabei werden Kraftwerke auf der einen Seite des Engpasses angewiesen, ihre Erzeugung zu erhöhen, während Anlagen auf der anderen Seite ihre Produktion drosseln. Unterm Strich müssen Kraftwerksbetreiber ihre Produktion innerhalb eines Tages jedoch nicht reduzieren, lediglich der Zeitpunkt verschiebt sich.
Um das Stromnetz in Balance zu erhalten, können Netzbetreiber im äußersten Falle sogar Teile abschalten. Diese Kaskadenabschaltung erfolgt nach strengen Regeln und erst, wenn alle weiteren Maßnahmen ausgeschöpft sind. Details regelt der Paragraf 141 des Energiewirtschaftsgesetzes (EnWG). Solche Abschaltungen erfolgen grundsätzlich diskriminierungsfrei; es wird niemand bevorzugt oder benachteiligt.