Die fortschreitende Energiewende stellt das deutsche Stromnetz zunehmend vor Herausforderungen. Erneuerbare Energien werden zukünftig den steigenden Energiebedarf decken. Heutzutage ist das Stromnetz für den sicheren Betrieb noch auf Systemdienstleistungen aus konventionellen Großkraftwerken angewiesen.
Im Leitprojekt „Systemdienstleistungen für sichere Stromnetze in Zeiten fortschreitender Energiewende und digitaler Transformation“ (SiNED) wollen Wissenschaftler des Energie-Forschungszentrums Niedersachsen (EFZN) die bisherigen Systemdienstleistungen nun weiterentwickeln. Das interdisziplinäre Projekt wird an den vier EFZN-Forschungsstandorten Braunschweig, Clausthal, Hannover und Oldenburg durchgeführt. Die Koordination erfolgt durch das Institut für Hochspannungstechnik und Elektrische Energieanlagen (Elenia) der TU Braunschweig.
Stromerzeugung wird dezentraler
Aktuell wird ein Großteil der Systemdienstleistungen durch die Generatoren der fossilen Großkraftwerke bereitgestellt. Diese sollen die Stabilität des Stromnetzes hinsichtlich Spannungs- und Frequenzhaltung garantieren, überregionale Überlastungen verhindern und das Netz bei einem Zusammenbruch wieder aufbauen. In der Übertragungsnetzebene koordinieren sich diese Kraftwerke und passen die elektrische Energieerzeugung stetig dem Bedarf an.
Zukünftig müssen Erzeugungsanlagen auf Basis von erneuerbaren Energien und flexiblen Lasten in der Verteilnetzebene diese Aufgaben übernehmen. Diese Anlagen umfassen dabei eine Spanne von Offshore-Windparks in der Hochspannungsebene bis zu privaten Photovoltaikanlagen in der lokalen Niederspannungsebene.
Aufgrund dieser Entwicklung wird die Stromerzeugung zunehmend dezentraler bei einer gleichzeitigen Zunahme der Erzeugungsanlagen. Um zukünftig Systemdienstleistungen sicherzustellen, müssen deutlich mehr Erzeuger und Verbraucher auf unterschiedlichen Ebenen koordiniert werden. Das ist eine Aufgabe, bei der die Digitalisierung der Energiesysteme in der Steuerung und Abrechnung eine entscheidende Rolle spielt.
Hinzu kommen die Herausforderungen, die die fluktuierende Stromerzeugung bei Solar- und Windkraftwerken sowohl für die Flexibilität der Verbraucher als auch für das Stromnetz darstellen.
Gemeinsam für ein sicheres Stromnetz
Die vier Forschungsstandorte des EFZN mit Expertise in unterschiedlichen Bereichen arbeiten interdisziplinär an einem zukunftsfähigen Stromnetz. Das Projekt ist thematisch in drei Kompetenzbereiche gegliedert, die untereinander über Schnittstellen verfügen und jeweils von mehreren Projektpartnern bearbeitet werden.
Im Kompetenzbereich „Elektrische Energietechnik“ liegt der Fokus auf der veränderten Bereitstellung von Systemdienstleistungen im Zuge der Energiewende. Für einen zukünftig reibungslosen Ablauf bei dieser Bereitstellung sollen im Kompetenzbereich „Digitale Transformation / Informations- und Kommunikationstechnologie (IKT)“ die notwendigen, sicheren Kommunikationsansätze entwickelt werden.
Abgerundet wird das Projekt durch den Kompetenzbereich „Wirtschaftliche und energierechtliche Fragen“, der sich mit den wirtschaftlichen Verbesserungspotenzialen bei der Bereitstellung von Systemdienstleistungen befasst und untersucht, welche (datenschutz-)rechtlichen Restriktionen zu beachten und welche Anpassungen des Ordnungsrahmens erforderlich sind.
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