Mit flexiblen Lösungen die Netze entlasten

Zusammen mit acht weiteren Projektpartnern sucht das ZSW nach Lösungen, die mehr Spielraum im Bereich erneuerbare Energien, Elektromobilität und Wärmeversorgung ermöglichen. Unter Einsatz von Technologien wie Smart Meter sowie intelligenter Steuerung von PV-Speichersystemen und Lasten soll die Energienutzung von Verbraucherinnen und Verbrauchern sowie die Netzauslastung mit Instrumenten des Energiemarkts aufeinander abgestimmt werden.

Ziel des Projekts „CACTUS“ ist es, die Energiewende zu ermöglichen, ohne die Netzstabilität zu gefährden und ohne auf den zukünftigen Netzausbau warten zu müssen, wie es in einer Mitteilung des ZSW heißt. Danach läuft Cactus drei Jahre und wird im Rahmen des 7. Energieforschungsprogramms vom Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK) gefördert.

Direkte Umsetzung mit vier Stadtwerken

Durch den starken Zuwachs bei Elektroautos und Wärmepumpen wird der Strombedarf insgesamt stark zunehmen, allerdings nicht gleichmäßig über den Tag hinweg verteilt. Die Vor-Ort-Versorgung muss deshalb eng mit dem Netz und dem Energiemarkt abgestimmt werden, um Engpässe zu vermeiden. Das kann beispielsweise über zeitlich flexibles Laden von Elektroautos geschehen oder durch die direkte Nutzung von lokal erzeugtem Strom aus Photovoltaik. Auch Wärmepumpen können für einzelne Stunden abgeschaltet werden, ohne dass die jeweilige Wohnung auskühlt.

„Mit dem Förderprojekt Cactus sind wir am Puls der Zeit und suchen heute schon die Lösungen für morgen, um die Netzbetreiber so früh und so gut wie möglich zu unterstützen. In diesem Projekt können wir die Ergebnisse der Forschungspartner mit vier Stadtwerken direkt in der praktischen Anwendung erproben und damit weiter verbessern.“

Durch gezielte Kommunikation und Visualisierung von Netzengpässen (Connect) sollen Netzbetreiber in ihrer täglichen Arbeit unterstützt werden (Assist). Primäres Ziel des Vorhabens ist es, Engpässe gar nicht erst aufkommen zu lassen und diese bereits im Vorfeld durch Preissignale und Nutzung von flexiblen Verbrauchern aufzulösen (Control).

Vorausschauenden Netzbetrieb per Algorithmus

Im ersten Schritt des Projekts führen die Forscherinnen und Forscher des ZSW eine Prognose des Verbrauchs und der Einspeisung im Niederspannungsnetz durch, um dann vorausschauend die Belastungen der verschiedenen Netzabschnitte im Verteilnetz darzustellen. Werden dabei Engpässe prognostiziert, liefert ein Assistenzsystem Entscheidungshilfen für das Leitwartenpersonal, um kritische Systemzustände durch direkte Steuereingriffe zu vermeiden.

Ergänzend wird ein Algorithmus entwickelt, der im Vorfeld über Preissignale an dezentrale Anlagen deren gleichzeitige Nutzung reduziert und dadurch Netzengpässe sowie die dann notwendigen direkten Steuereingriffe weitestgehend vermeidet. Damit wird durch intelligente Netzbewirtschaftung der steigende Transportbedarf für elektrische Energie in vielen Fällen schon mit bestehenden Verteilnetzen ermöglicht und der anderenfalls notwendige Ausbau der Stromnetze reduziert.

Das ZSW zählt zu den führenden Instituten für angewandte Forschung im Themenkomplex Energiewende. An den Standorten Stuttgart und Ulm arbeiten mehr als 300 Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter sowie rund 100 wissenschaftliche und studentische Hilfskräfte. Das ZSW betreibt auch Testfelder für Windenergie und PV-Anlagen.