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Lokale Erzeuger und Verbraucher regeln selbst

Wenn die elektrische Energie nicht mehr von wenigen großen Unternehmen erzeugt und dies zentral gesteuert wird, sondern aus zahllosen Photovoltaik-Anlagen auf privaten Hausdächern stammt, kann man die Stromversorgung überhaupt sicherstellen? Der BSM hat in einer Konferenz Experten aus verschiedensten Bereichen zusammengeführt, um das Schaufenster-Projekt "PiVo-Tanken im Smart Grid" mit anderen dezentralen selbstregulierenden Konzepten vorzustellen.
Lokale Erzeuger und Verbraucher regeln selbst

Erfolgreicher PiVo-Kongress

Der BSM engagiert sich gemeinsam mit der TU Clausthal und zahlreichen weiteren Partnern in einem Schaufensterprojekt, in dem eine Technologie (nicht nur) für das elektrische Auto entwickelt wird, die Ladevorgänge an die Qualität der Netzversorgung anpasst. Diese Strategie soll möglichst robust und einfach zu bedienen sein.

links: Der BSM-Vorsitzende Thomic Ruschmeyer bei der Begrüßung (Fotos mb/BSM)

Die Ladeelektronik führt die Anpassung automatisch durch und kann ohne Kommunikation auskommen, welche zur Übergabe von stromnetzoptimierten Ladekonfigurationen dient. Diese Technologie trägt so dazu bei, das zukünftige dezentrale und erneuerbare elektrische Netz zu stabilisieren.Das derzeitige Paradigma der Netzsteuerung sieht vor, zukünftig "schaltbare" Erzeuger und Verbraucher mit Smart Metern auszurüsten und diese qua weitestgehend zentralisierter Kommunikation über Markt- und Steuerungs-Signale zu markt- und netzkonformem Verhalten zu motivieren. Dabei müssen inhärente Eigenschaften und Risiken solcher Systeme hingenommen werden wie hohe Kosten für Systemunterhalt, Neigung zur Ineffizienz wegen Größe des Systems, Verlust von Handlungsalternativen im Krisenfall, Gefahr von Marktmanipulationen, große Reichweiten von Hacker-Angriffen auf die Steuerung u.a.

Vor welchem Hintergrund entstand PiVo?
Einige der Initiativen und Lösungen, die sich im Gegensatz zum derzeitigen Mainstream mit dezentralen und/oder lokalen Strategien der Selbstregelung befassen, wurden auf dem Kongress am 19.11. im Berliner InnoZ vorgestellt, den der BSM im Rahmen des Projekts "PiVo - Tanken im Smart Grid" veranstaltet hat. Mit MAREN führte Gerd Arnold (rechts) von der Evermind GmbH ein selbstregelndes und kooperatives Konzept ein. Allein die bloße Menge an Anlagen und Verbrauchern verursache in einem zentralen Steuersystem nicht nur riesigen Bedarf an Energiespeichern zum Ausgleich von Lastspitzen, sondern führe zu physischen Gefahren für das Verteilnetz. Mit steigender Anzahl elektrischer Fahrzeuge würden diese Auswirkungen noch verschärft, weshalb die Implementierung netzkonformen Verhaltens in den einzelnen Geräten beginnen muss.

Der Titel des PiVo-Projekts ist doppeldeutig gedacht - Elektromobile werden geladen und nicht 'betankt', 'smart' soll nicht die paralelle IT-Infrastruktur werden, sondern das Stromnetz und seine angeschlossenen Geräte und Anlagen selbst. Das Projekt wurde von Dr. Dirk Turschner (links) von der TU Clausthal/IEE vorgestellt. Dort werden Verhalten und (System-)Dienste von Energienetzen untersucht. Neben der VISMA, einem "virtuellen Schwungrad", der Anpassung der Ladeenergie an die lokalen Netzzustände, bietet die PiVo-Technologie eine Nutzung der Speicher in Elektromobilen während der ausgedehnten Standzeiten durch Ladeoptimierung auf die Energieerzeugung des angeschlossenen Haushalts.

Stellt die Kommunikation schaltbarer Anlagen nicht einen größeren Unsicherheitsfaktor für die Stromerzeugung aus Erneuerbaren Energien dar als Windstille oder dicke Wolkendecken? Tomi Engel (rechts) von der DGS führte den Teilnehmern beispielhaft und eindrücklich vor, wie anfällig selbst die militärischen IT-Systeme sind, die etwa von den USA mit großem Sicherheitsbedürfnis betrieben werden. Der Tenor des Vortrags lautete, dass ein Rechner, der nicht ausgespäht wird, einfach keine interessanten Daten gespeichert hat. Mit provokanten Fragen wie z.B. "woran erkenne ich, dass das Smart Grid lügt?" wies Engel auf die Risiken hin.

Welche Strategien sind denkbar?
Erik Federau (rechts) von der BTU Cottbus hat das MicroGrid-Projekt vorgestellt. Unter Priorisierung der Systemstabilität untersucht Federau mit seinen Kollegen einen Inselbetrieb, der an das Versorgungsnetz angeschlossen ist, aber seinen eigenen Regeln unterliegt und vom Netz getrennt werden kann. Die Energie stammt aus PV, Batterie und BHKW, die neben Anlagen der TU auch einen Ladepark versorgen. Besonderes Augenmerk erhielt dabei die Schwarzstartfähigkeit: Viele Regeln für das Verhalten von am Netz angeschlossenen Anlagen werden erheblich komplexer, wenn die Möglichkeit der Trennung vom externen Versorgungsnetz zu berücksichtigen ist.

Im November 2006 sorgte ein Stromausfall im Emsland dafür, dass in halb Europa die Lichter ausgingen. Dieses Ereignis wurde nicht etwa durch einen Mangel an Strom hervorgerufen, sondern durch eine Kettenreaktion der Schutz- und Kontrollmechanismen.

Bei der Technischen Hochschule Köln stand dieses Ereignis am Anfang der Überlegungen. Professor Eberhard Waffenschmidt beschäftigt sich am CIRE (Cologne Institute for Renewable Energy) mit zellularen Netzen. In seinem Vortrag konzentrierte er sich auf die Möglichkeiten, solche Verbünde durch Lastverschiebung und Priorisierung zu organisieren. Dabei wurde auch die Akzeptanz der Netzteilnehmer untersucht.

Den Stromausfall von 2006 nahm auch die Forschungsgruppe Netzwerk am Max-Planck-Institut für Dynamik und Selbstorganisation zum Anlass, selbstorganisierende Netze zu entwerfen und auf ihre Stabilität zu prüfen. Benjamin Schäfer (rechts) untersucht die Vorgaben, unter denen jeder Teilnehmer im dezentralen Netz zur Aufrechterhaltung der Versorgung beitragen kann. In seiner vorgestellten Arbeit wurde ein Modell implementiert, nach dem der Strompreis von der Frequenz abhängt. Über 50 Hz wird der Verbrauch angeregt und die Produktion gedrosselt, unter 50 Hz erhöht sich der Preis, um die Last zu verringern und falls möglich die Produktion zu erhöhen. Als theoretischer Physiker hat Schäfer u.a. im Stromsystem auftretende Dämpfungen analysiert, mit denen Netz stabil bleibt oder aber chaotisch auseinanderbrechen kannt. Sein Fazit für die noch andauernden Studien lautet "vielversprechend".

Wie gehen Stromversorger mit den Anforderungen um?

Die Referenten des dritten Blocks kamen von kommunalen und regionalen Energieversorgern und Dienstleistern. EVUs wie dem mecklenburg-vorpommerschen Energieversorger Wemag stehen laut Jost Broichmann (links) starke Veränderungen in ihren Geschäftsmodellen bevor. Beispielhaft verwies er auf das Verorgungsgebiet der Wemag. Bei 34 Personen je km2 kann die produzierte Windenergie nicht verbraucht werden, so dass die Wemag nun Systemdienstleistungen zur Stabilisierung des Netzes per Batterien anbietet. Dabei plädiert er dafür, die möglichen Dienstleistungen nach Standort im Netz zu ordnen: Die Speicher im Haushalt sollen sensitiv auf die Spannung vor Ort reagieren und große Speicher (in der Mittelspannung) sollen Systemdienste wie  Primärregeleistung übernehmen.

Das Engagement der Wemag in die Elektromobilität - gegen die anfängliche Skepsis des Vorstands - erklärte er mit der Notwendigkeit als Energieversorger neue Energieverbraucher sinnvoll einzubinden und neue Dienstleistungen anbieten zu wollen. Mit der Übernahme von Siri Karrabags Fiat-e500-Fertigung und der Elektrifizierung von Mercedes-Sprintern unter der Marke ReeVolt hat sich der norddeutsche Energieversorger mittlerweile überraschend erfolgreich in dem noch jungen Markt plaziert.

Die von Bernhard Rindt (rechts) vertretene egrid GmbH des Allgäuer-Überland-Werks hat im Allgäuer Ort Wildpodsried mit vielen Partnern Projekte durchgeführt, die belegen dass eine dezentrale Steuerung des Netzes auf Ortsnetzebene möglich ist. In seinem Vortrag machte er die Kapazitäten anschaulich, die durch zahlreiche kleine Erzeuger bereitgestellt werden können - und auch in Wildpoldsried die Installation eines großen Zwischenspeichers erforderlich gemacht haben.

Den Abschluß des Blocks bildete der Vortrag von Daniel Cajoos (links) von der Schweizer Firma Alpiq, in dem Cajoos die 'Gridsense'-Technologie vorstellte. GridSense beobachtet die physikalischen Werte des Stromnetzes über die Zeit und zieht daraus Rückschlüsse auf das Verbrauchsverhalten des angeschossenen Verbrauchers/Erzeugers und die Zustände des Stromnetzes. Aus diesen Angaben bildet die Technologie eine Vorhersage und resultierende Steuersignale für das Verhalten in nächster Zeit.

 

Positives Fazit
Die Konferenz wurde von allen Teilnehmern sehr positiv wahrgenommen, zeigte sie doch eine große Spannbreite von Aktivitäten, das Steuerungsparadigma beim Stromnetz zu verändern hin zu einer dezentralen Netzführung - für ein dezentralisiertes, EE-getragenes Netz der Zukunft. Insbesondere der Ansatz, eine thematisch über die Elektromobilität und das Projekt hinausgehende Veranstaltung anzubieten, betrachteten die Teilnehmer als Gewinn.

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Termine
WETTFAHRT: WAVE 2017 09.06.2017 - 17.06.2017 — Zürich - St. Gallen - Lugano - Lausanne - Bern - Zürich
WETTFAHRT: 4. eTour Europe 10.06.2017 - 18.06.2017 — München - Den Haag - Berlin - Prag - Budapest - Zagreb - Salzburg
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