Smart Grid

Das Anwendungsfeld des Managements und der Verteilung von Energie hat – auf Grund des anhaltenden Trends der Dezentralisierung der Energierzeugung – für das ifak an Bedeutung gewonnen. Hierbei beschäftigt sich das Institut unter anderem mit der Problematik der unge­nügenden Einbindung der dezentralen Energieerzeugung (Solaranlagen, BHKWs, Windkraft) in die elektrischen Verteilungsnetze (Smart Grid) und den dabei mittelfristig auftretenden Schwie­rigkeiten der Energieversorgung. In diesem Kontext werden auch Fragen bezüglich potenzieller Randbedingungen des Wettbewerbs im Energie-Markt im Rahmen der Umsetzung von Smart-Grid-Konzepten betrachtet.

Energiefluss im Verteilungsnetz bei dezentraler Einspeisung
(Energieflussumkehrung rot hervorgehoben)

Die Betreiber elektrischer Verteilungsnetze sind mit einer zunehmenden Zahl dezentraler Erzeu­ger (beispielsweise Blockheizkraftwerke, Photovoltaik- und Windkraftanlagen) konfrontiert, die aufgrund des Erneuerbare-Energien-Gesetzes (EEG) vorrangig angeschlossen werden müssen. Diese Situation führt zur dezentralen Einspeisung elektrischer Energie auf allen Spannungs­ebenen und zu einem Zusammenwirken von Strom-Erzeugern und -Verbrauchern vor Ort.

Tageszeitabhängig kann die Erzeugung den Verbrauch übertreffen, so dass es zur Umkehrung der Energieflüsse zurück in die überlagerten Spannungsebenen kommt. Dies führt zu höheren Belastungen der Betriebsmittel (beispielsweise Transformatoren und Schaltanlagen) und zu Energieverlusten aufgrund langer Leitungswege zu den Verbrauchern. Hinzu kommt bei langen Netzausläufern im Niederspannungsnetz die Problematik von Spannungsanhebungen am Netzverknüpfungspunkt der Erzeugungs­anlagen.

Der Bedarf nach aktiver Steuerung der ver­teilten Komponenten im Energieverteilungs­netz kann durch dezentrale Automati­sie­rungskonzepte gedeckt werden. Die Ent­wick­lung dieser Konzepte und die darauf aufbauende Simulation der Energie­verteilungsnetze sind Gegenstand der Arbei­ten im Themenbereich. Aus dem Bereich der Automatisierung von Produk­tionsprozessen liegt am ifak methodisches und tech­nologisches Know-how vor, das nun in das Anwendungsgebiet der Energievertei­lungsnetze transferiert werden soll. Im Fokus der Forschungsarbeiten des Schwerpunktes stehen:

  • Informationstechnologien zur aktiven Steuerung im Verteilungsnetz,
  • Modellierung und Simulation von Energieverteilungsnetzen mit dezentraler Einspeisung,
  • Anwendung verteilter Automatisierungskonzepte in Energieverteilnetzen.