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Faouzi Derbel zeigt den Einsatz des Diagnosesystems an einem Freileitungsmodell, Quelle: HWTK Leipzig / Stephan Flad
Peter Koller
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Mittwoch, 01.12.2021, 10:52 Uhr
Stromnetz
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Kameras sehen Freileitungen beim Abhängen zu
Wieviel Strom Freileitungen übertragen können, hängt von ihrer Temperatur ab. Für eine maximale Netznutzung sorgt ein neues Messsystem der HTWK Leipzig.
Im Jahr 2020 blieben 6.146 Mio. kWh erneuerbare Energie ungenutzt, weil das Stromnetz in Deutschland nicht leistungsfähig genug war. Wissenschaftler des Forschungs- und Transferzentrums Leipzig an der Hochschule für Technik, Wirtschaft und Kultur (HTWK) Leipzig haben ein Diagnosesystem entwickelt, mit dem ungenutzte Reserven im Stromnetz identifiziert werden können.

Wieviel Strom durch eine Freileitung transportiert werden kann, hängt ganz wesentlich von der Betriebstemperatur des Leiterseils ab − und diese wiederum von einer Vielzahl von Faktoren wie dem Stromfluss im Leiter und der Umgebungstemperatur, aber auch Größen wie Windgeschwindigkeit, Sonneneinstrahlung und Niederschlag. 

Von außen erkennbar ist die Betriebstemperatur, die 80 Grad Celsius nicht überschreiten soll, durch eine Ausdehnung des Leiterseils und den daraus resultierenden Durchhang. Um die Übertragungskapazität der Stromleitungen zu erhöhen, müssten Energieversorgungsunternehmen wissen, wann der maximale Durchhang der Stromleitungen erreicht ist.

Zu diesem Zweck hat Faouzi Derbel, Professor für Monitoring und Diagnostik in der elektrischen Energietechnik an der HTWK Leipzig, gemeinsam mit seinem Forschungsteam die neue Messeinrichtung entwickelt. Bei dem Diagnosesystem ermittelt ein kamerabasiertes Funksensorsystem den Durchhang von Stromleitungen und damit auch, wieviel Strom die Leitungen maximal transportieren können, ohne den Mindestabstand zum Boden zu unterschreiten.

Einrichtungen zur Messung des Durchhangs wie etwa Kraftmessdosen an den Leiterseilen gibt es schon länger, ihr Einbau erfordert aber in der Regel aufwändige Maßnahmen an den Freileitungen. „Die Herausforderung war, ein autarkes System zu konstruieren, das nicht an den Leitungen befestigt ist. Durch die angespannte Netzsituation ist schließlich die Abschaltung von Freileitungen nicht möglich, ohne die Netzstabilität zu gefährden“, sagt Derbel. Die Ingenieure haben deshalb einen Messsensor mit Kamera konstruiert, der am Strommast angebracht werden kann.

Seine für den Betrieb benötigte Energie gewinnt das System eigenständig aus den Ableitströmen an den Strommasten. Mittels intelligenter Bildverarbeitung werden aus den längs aufgenommenen Bildern die Neigungen der Leitungen erkannt und daraus der Durchhang ermittelt. In Zukunft sollen diese Daten per Funk übertragen werden, sodass Energieversorgungseinrichtungen automatisch die durchgeleitete Strommenge anpassen können.

Die Entwicklung der vier Wissenschaftler Fabian Wießner, Martin Glaß, Kai Bartholomäus und Faouzi Derbel wurde im November 2021 patentiert. Die Forschung wird im Rahmen des Forschungsprojekts „Zapdos“ von 2019 bis 2022 aus Mitteln des Europäischen Fonds für regionale Entwicklung (EFRE) durch den Freistaat Sachsen gefördert.