grid-controlSteuern mit der Netzampel

Eine Komponente im Projekt grid-control: der steuerbare Quartierspeicher.
(Bildquelle: Netze BW)
Je weiter die Energiewende voranschreitet, desto größer werden die Aufforderungen an die Netze, die meist volatile Erzeugung aus erneuerbaren Quellen zu integrieren. In einer Vielzahl unterschiedlicher Projekte und Feldtests erforschen und entwickeln Übertragungs- und Verteilnetzbetreiber dafür innovative Lösungen. Auch Netze BW verfolgt das Ziel, mithilfe intelligenter Technik den Netzausbau und somit die Kosten auf ein Mindestmaß zu begrenzen. In eine neue Dimension vorgestoßen ist dabei das vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) geförderte Forschungsprojekt grid-control (http://projekt-grid-control.de) in der Gemeinde Freiamt im Hochschwarzwald: Insgesamt neun Partner aus Forschung und Industrie erprobten erstmals erfolgreich einen gesamtheitlichen Ansatz für ein automatisiertes und gezieltes Energie-Management.
Hohe Einspeisung
Das Verteilnetz in der Gemeinde Freiamt zeichnet sich durch eine hohe Einspeisung aus Solar- und Windkraft aus. Sie übersteigt, je nach Witterung, stundenweise die Last um das Dreifache. Rund 30 Haushalte und Landwirtschaftsbetriebe deren Photovoltaikanlagen insgesamt 700 Kilowatt (kW) leisten können, haben sich an dem Feldtest beteiligt. Diese wurden mit moderner Mess- und Steuertechnik ausgerüstet und an ein Regionales Energiemanagement System (REMS) angebunden. Dabei handelt es sich um einen zentralen Rechner mit intelligenten Algorithmen, der quasi als automatisierte Mini-Leitstelle für einen der beiden 20.000-Volt-Mittelspannungsstränge wirkt, welche die mehr als 4.000 Einwohner der Gemeinde versorgen. Dreißig der 40 Umspannstationen, aus denen die Ortsnetze beliefert werden, wurden dafür ebenfalls mit intelligenter Messtechnik ausgestattet. In einem davon installierte Netze BW in drei Haushalten je einen Batteriespeicher mit Gebäude-Energie-Management-System. Hinzu kam ein ebenfalls steuerbarer Quartierspeicher mit einer Kapazität von 120 Kilowattstunden (kWh). Nach dem zu erwartenden anfänglichen Gerumpel bei der Kommunikation zwischen Systemen und Komponenten hat sich der tägliche oder sogar minütliche Datenaustausch schließlich recht stabil entwickelt.
Herzstück ist die Netzampel
Auf dieser technischen Basis konnte der gesamte Prozess in einem Ortsnetz erprobt werden: angefangen bei der Fahrplanerstellung auf Haushaltsebene über die Prognose der Netzauslastung bis hin zur Behebung von (fiktiven) Engpässen. Herzstück des Gesamtkonzepts bildet die inzwischen weithin bekannte Netzampel. Sie regelt das Zusammenspiel von Netzbetreiber und Marktteilnehmern. Grün bedeutet Freie Fahrt im Netz, also: Alle Player können ihre Anlagen wie geplant steuern. Gibt es für den Folgetag einen prognostizierten Engpass, springt die Ampel für den entsprechenden Netzabschnitt auf gelb. Die Marktteilnehmer passen dann die Fahrpläne der steuerbaren Anlagen so an, dass der Engpass proaktiv vermieden wird, etwa, indem überschüssiger Strom lokal verbraucht oder gespeichert wird. Erst wenn dies nicht funktioniert und dennoch ein Engpass eintritt, springt die Ampel auf rot. Dann regelt der Netzbetreiber – in Freiamt das REMS – diese Anlagen so, dass die Versorgungssicherheit gewährleistet bleibt.
Aktivierungsquoten setzen Rahmen
Der Sommer 2018 bescherte perfekte Bedingungen für den Test. Die Netzampel im betrachteten Ortsnetz schaltete fast täglich mehrfach von grün auf gelb. Dabei konnten erfolgreich prognostizierte (fiktive) Engpässe durch eine intelligente Koordination der steuerbaren Anlagen, insbesondere der Batteriespeicher, vermieden werden. Den Rahmen für den Einsatz setzten Aktivierungsquoten der flexiblen Anlagen. Mit diesen gibt der Netzbetreiber den Korridor vor, in dem sich die einzelnen Anlagen und Lasten bewegen müssen, damit kein Engpass entsteht. Daraufhin optimieren die Marktteilnehmer die entsprechenden Fahrpläne. Auch der Einsatz der roten Ampel ließ sich im Feldtest demonstrieren. Ein entscheidender Punkt: Im Rahmen von grid-control wurde in einer deutlich höheren Granularität bei der Regelung von Photovoltaikanlagen vorgegangen, als das heute üblicherweise erfolgt. Der Zugang zu jeder einzelnen Anlage erlaubt dem Netzbetreiber eine wesentlich gezieltere und effizientere Steuerung. Dies könnte bei weiter steigendem Anteil der erneuerbaren Energien am Strommix dazu beitragen, dass weniger abgeregelt werden muss.
Zentraler Baustein REMS
Einen zentralen Baustein bei der Umsetzung von grid-control bildet das Regionale Energiemanagement System mit der Hauptfunktion, die Netzzustände zu beurteilen und daraufhin automatisiert Steuerbefehle gemäß eines zuvor erstellten Rankings einzuleiten und wieder aufzuheben. Dessen Algorithmen initiieren minütlich Abfragen der Messdaten, erkennen Engpässe und steuern bedarfsgerecht die benötigten Anlagen. Mithilfe des REMS war Netze BW in der Lage, einen bestimmten Lastfluss an einem Knoten zum vorgelagerten Netz bereitzustellen. Das könnte sich gerade bei großräumigeren Ungleichgewichten noch als hilfreich erweisen.
Fazit: Die automatisierte Steuerung kann einen Schlüssel für die nachhaltige und wirtschaftliche Netzintegration der Erneuerbaren liefern. Der Feldtest hat gezeigt, dass die Technik grundsätzlich funktioniert, viele Komponenten und Prozesse aber deutlich robuster werden müssen. So bedarf es einer zuverlässigen Kommunikationsinfrastruktur zwischen Systemen und Akteuren, um den Datenaustausch zu gewährleisten. Dieser muss, um ein Flächenkraftwerk betreiben zu können, zudem noch filigraner werden. Denn die minütliche Abfrage von Erzeugungsdaten der Photovoltaikanlagen kann die Schwankungen bei schnellem Wechsel der Bewölkung nicht adäquat wiedergeben.
Folgeprojekt angedacht
Schließlich gilt es, die Algorithmen auf Basis der Erfahrungen aus dem einjährigen Feldtest weiterzuentwickeln. Sie sollten in der Lage sein, auch mit einer Vielzahl unvorhergesehener Situationen angemessen umzugehen. Was zu tun ist, wenn Anlagen sich nicht wie geplant verhalten oder gar nicht erreichbar sind, lässt sich nur in der Praxis erlernen. Deshalb denkt Netze BW bereits intensiv über ein Folgeprojekt nach. Aufgrund der ausgezeichneten Kooperation mit den teilnehmenden Haushalten und Betrieben sowie der Unterstützung durch die Gemeinde würde sich Freiamt dafür wieder anbieten.
Dieser Beitrag ist in der März/April-Ausgabe von stadt+werk erschienen. Hier können Sie ein Exemplar bestellen oder die Zeitschrift abonnieren.
Bundesnetzagentur: Vorletztes Teilstück von Ultranet genehmigt
[03.09.2025] Die Bundesnetzagentur hat einen weiteren Abschnitt der Höchstspannungsleitung Ultranet genehmigt. Damit rückt die geplante Inbetriebnahme Ende 2026 ein Stück näher. mehr...
EFR: Steuerbox von BSI zertifiziert
[01.09.2025] Die Steuerbox GCU-S von EFR hat vom Bundesamt für Sicherheit in der Informationstechnik die BSI-Zertifizierung erhalten. Damit gilt sie als konform mit den technischen und sicherheitsrelevanten Anforderungen für CLS-Kommunikationsadapter. mehr...
TransnetBW: Hybride Netzbooster sind machbar
[29.08.2025] Eine Studie bestätigt, dass hybride Netzbooster aus Batteriespeicher und Wasserstoffturbine technisch machbar und wirtschaftlich sind. Sie könnten die Netzstabilität erhöhen und teure Redispatch-Maßnahmen verringern. mehr...
50Hertz: Einladung zu Infomärkten
[29.08.2025] Im September 2025 lädt 50Hertz erstmals Bürgerinnen und Bürger zu drei öffentlichen Infomärkten zum Trassenprojekt TraveBilleLink ein, bei denen Experten methodische, technische und partizipative Aspekte unmittelbar erläutern. mehr...
Stadtwerke MüllheimStaufen: naturenergie netze übernimmt Betrieb des Stromnetzes
[25.08.2025] Ab 2026 übernimmt naturenergie netze den Betrieb des Stromnetzes in Müllheim und Staufen, ein Jahr später folgt voraussichtlich das Gasnetz. Die Stadtwerke MüllheimStaufen bleiben Eigentümerin und Konzessionsnehmerin. mehr...
evm: Home-Energy-Management-System eingeführt
[18.08.2025] In Koblenz ist ein Pilotprojekt für intelligentes Energiemanagement erfolgreich abgeschlossen worden. evm, gridX und greenblocks haben erstmals gemeinsam ein Home-Energy-Management-System für Haushalte eingeführt. mehr...
LBEG: ETL 182 genehmigt
[12.08.2025] Das Landesamt für Bergbau, Energie und Geologie hat den vorzeitigen Beginn einzelner Arbeiten an der Energietransportleitung ETL 182 genehmigt. Die Gasleitung soll Flüssigerdgas von der Elbe bis nach Achim leiten und dabei eine Strecke von rund 87 Kilometern durch drei Landkreise queren. mehr...
AI4Grids: Netze optimal steuern
[11.08.2025] Im Rahmen des Projekts AI4Grids wurden KI-gestützte Methoden entwickelt und getestet, die eine optimierte Betriebsführung und Planung von Verteilnetzen ermöglichen. Das soll auch bei zunehmender Dezentralisierung die Stabilität der Netze gewährleisten. mehr...
IZES: Studie zu EEGe erschienen
[01.08.2025] Erneuerbare-Energie-Gemeinschaften (EEGe) könnten künftig eine Schlüsselrolle bei der lokalen Energiewende und Netzstabilisierung übernehmen. Eine aktuelle Studie zeigt, wie geeignete Tarifmodelle, intelligente Messsysteme und lokale Kooperationen helfen können, die Potenziale dieser Gemeinschaften systemdienlich zu erschließen. mehr...
Bundesnetzagentur: Letzter Abschnitt von SuedOstLink genehmigt
[31.07.2025] Die Bundesnetzagentur hat den letzten Abschnitt des SuedOstLink genehmigt. Damit kann die gesamte 543 Kilometer lange Stromtrasse von Sachsen-Anhalt bis Bayern nun gebaut werden. mehr...
E.ON: Schlüsselrolle für Ortsnetzstationen
[30.07.2025] Mitte Juli hat E.ON die zehntausendste digitale Ortsnetzstation in Deutschland installiert. Die Stationen sollen dabei helfen, erneuerbare Energien besser ins Netz zu integrieren. Der Konzern plant, monatlich bis zu 500 weitere Anlagen zu errichten. mehr...
Netzbetreiber: Die drei von der Leitstelle
[25.07.2025] Die Unternehmen Harz Energie Netz, OsthessenNetz und WEMAG Netz entwickeln ein gemeinsames System zur Netzführung. Dieses soll den steigenden Anforderungen an Strom- und Gasnetze besser gerecht werden. Auch ein gemeinsamer Betrieb ist geplant. mehr...
Bundesnetzagentur: Neue Regeln für Energienetze
[25.07.2025] Die Bundesnetzagentur will die Regeln für Strom- und Gasnetze ändern. Damit reagiert die Behörde auf ein Urteil des Europäischen Gerichtshofs. Ein wissenschaftliches Gremium hält die Vorschläge für sinnvoll, sieht aber auch Diskussionsbedarf. mehr...
Schleswig-Holstein: Ostküstenleitung vollständig genehmigt
[23.07.2025] Die Ostküstenleitung ist vollständig genehmigt: Das Amt für Planfeststellung Energie hat den letzten Bauabschnitt der 380-kV-Leitung zwischen Ratekau und Göhl freigegeben. Damit rückt der Netzausbau für die Energiewende an der Ostseeküste entscheidend voran. mehr...
Dell: Lösung für Netzstabilität
[21.07.2025] Dell Technologies verweist auf die wachsende Bedeutung von Edge Intelligence für das Stromnetz. Nach Ansicht des Unternehmens kann sie lokale Energiesysteme in Echtzeit steuern und damit zur Stabilität im Netz beitragen. mehr...