Beim Bundesforschungsprojekt ENSURE haben HanseWerk-Tochter SH Netz und Partner erstmalig flächendeckend ein intelligentes Messsystem für mehr Beobachtbarkeit im Netz in Schleswig-Holstein getestet.
Im Kreis Steinburg erprobt HanseWerk-Tochter Schleswig-Holstein Netz (SH Netz) gemeinsam mit den Partnern Siemens und FH Westküste im Rahmen des Bundesforschungsprojektes ENSURE ein innovatives Messsystem für das Stromnetz der Zukunft. Bildlich gesprochen, sind Messsysteme die „Wachhunde“ des Netzes. Sie messen Ströme und Spannungen in Schaltfeldern. Wenn zum Beispiel ein Kabel beschädigt wird und es dadurch zu einem Kurzschluss kommt, schlägt der „Wachhund“ an – und schaltet den entsprechenden Bereich vorübergehend ab. Der Nachteil des bisherigen Systems: Die „Wachhunde“ lernen nicht dazu. Sie werden einmalig eingestellt und können anschließend auf Veränderungen im Stromnetz nicht mehr reagieren.
SH Netz, Tochterunternehmen von HanseWerk, hat die „Wachhunde“ – die Phasor Measurement Units (PMU) – in einem knapp einjährigen Feldtest deutschlandweit erstmalig flächendeckend in der Mittelspannungsebene eingesetzt und erfolgreich getestet. Diese Geräte verbinden zwei Funktionen: Zum einen werden mittels der PMU hochaufgelöste Messwerte wie z.B. Spannung und Frequenz erfasst, um einen noch detaillierten Blick in den aktuellen Netzzustand der Region zu erlangen. Zum anderen sind die Messwerte satellitengestützt zeitlich synchronisiert. Somit können die Werte an den verschiedenen Messpunkten miteinander verglichen werden.
„Ich freue mich, dass die PMU-Geräte in den unterschiedlichen Betriebssituationen zuverlässig funktioniert und ihre Aufgaben vollumfänglich erfüllt haben. Die höhere zeitliche Auflösung und die Zeitsynchronisierung ermöglichen uns beispielsweise das Verhalten großer Erneuerbarer-Energien-Anlagen besser zu beobachten. Hierdurch können mögliche Spannungsschwankungen frühzeitig erkannt und gegebenenfalls Regelungen von Umrichtern angepasst werden, bevor es zu einer automatisierten Abschaltung kommt. Als Netzbetreiber profitieren wir davon, indem wir in Anbetracht des starken Ausbaus Erneuerbarer Energien auf Spannungsschwankungen deutlich schneller und flexibler reagieren können und so die gewohnt hohe Versorgungszuverlässigkeit zukünftig weiter gewährleisten können“, sagt Dr. Malte Posewang, ENSURE-Projektleiter bei HanseWerk-Tochter SH Netz.
Die PMU-Messdaten wurden in einen eigens entwickelten Digitalen Zwilling der Demonstrationsregion im Kreis Steinburg eingespielt. In diesem virtuellen, originalgetreuen Abbild des realen Stromnetzes werden nun weitere innovative Anwendungen untersucht. Damit können weitere zukünftige Feldtests effektiv vorbereitet werden, indem z. B. optimale Standorte und Größen neuer Erneuerbarer-Energien-Anlagen ermittelt werden. Zusätzlich werden verschiedene Zukunftsszenarien untersucht – und das Stromnetz damit frühzeitig auf die Energiezukunft vorbereitet.
Während des Testbetriebes wurden am Institut für die Transformation des Energiesystems (ITE) der Fachhochschule Westküste in Heide pro Mess-Tag 750 Datensätze mit jeweils 86.400 Messwerten verarbeitet. Genutzt haben die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler dafür die Programmiersprache Python. Für die Auswertung wurden der Fachhochschule Westküste Messwerte mit einer zeitlichen Auflösung von bis zu 50 Messwerten pro Sekunde zur Verfügung gestellt. Zum Vergleich: Der bisherige Stand der Technik beruht auf einem Messwert pro Minute.
„Der Testbetrieb belegt die Belastbarkeit des Messsystems“, erläutert Prof. Reiner Schütt von der Fachhochschule Westküste. „Als neutraler Partner zwischen dem Netzbetreiber und Hersteller bewerten wir als Fachhochschule die Messwerte aus rein wissenschaftlicher Sicht. Neben der Verlässlichkeit des Messystems ging es in dieser Projektphase auch darum, in welcher Datenauflösung Erkenntnisse zum dynamischen Netzverhalten gewonnen werden können. Auch hierzu können wir nun zuverlässige Aussagen treffen. PMU-Daten in Sekundenauflösung sind zum Teil nicht geeignet, um umfassend alle relevanten Netzereignisse zu erfassen. Netzfehler mit einer Dauer von unter einer Sekunde, wie bspw. Kurzschlüsse, können maximal durch Zufall erkannt werden. Für zukünftige Einsätze der PMUs in Verteilnetzen wird daher empfohlen, PMU-Daten in höherer zeitlicher Auflösung mit 50 Messwerten pro Sekunde zu nutzen. Würden die PMU, wie im Forschungsprojekt ENSURE, künftig breiter in Mittelspannungsnetzen eingesetzt werden, ließen sich damit die Ursachen solcher Netzsituationen mit einer Dauer von unter einer Sekunde wie beispielsweise Kurzschlüsse ggf. schneller und genauer ausfindig machen, um frühzeitig mit geeigneten Maßnahmen dem entgegenzuwirken.“
Schleswig-Holstein Netz erforscht die PMU-Geräte und ihre Adaptivschutzfunktion weiter – zum Beispiel im Forschungsprojekt VeN²uS – Vernetzte Netzschutzsysteme.
Mehr Informationen gibt es im Video: Schlaue Wachhunde für das Stromnetz der Zukunft
Die Schleswig-Holstein Netz AG
Die Schleswig-Holstein Netz AG (SH Netz) betreibt für rund 2,8 Millionen direkt oder indirekt angeschlossene Kunden Strom- und Gasleitungen in mehr als 900 Kommunen in Schleswig-Holstein. Über 450 schleswig-holsteinische Kommunen halten Anteile an SH Netz. Sie haben umfangreiche Mitspracherechte und erhalten eine Garantiedividende. Das Unternehmen beschäftigt mehr als 1.400 Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter an 26 Standorten in Schleswig-Holstein.
SH Netz hat als Partner der Energiewende bereits zehntausende Windräder und Solaranlagen an das Stromnetz angeschlossen. Darüber hinaus entwickelt das Unternehmen Energielösungen wie Smart-City-Anwendungen und unterstützt den Ausbau der Elektromobilität. SH Netz engagiert sich in Innovationsprojekten für mehr Klimaschutz. Dazu gehören beispielsweise Einspeiseanlagen, mit denen Biogas oder aus Windstrom produzierter Wasserstoff ins Erdgasnetz aufgenommen werden kann, oder staatlich geförderte Forschungsprojekte.
Bis 2030 wird SH Netz klimaneutral sein: Dazu wird sie sämtliche Standorte, ihre mehrere hundert Fahrzeuge umfassende Flotte sowie den Strom- und Gasnetzbetrieb in mehreren Stufen bis 2030 klimaneutral stellen. Außerdem unterstützt das Unternehmen seit vielen Jahren den regionalen Spitzen- und Breitensport in Schleswig-Holstein, zum Beispiel den SH Netz Cup in Rendsburg, das härteste Ruderrennen der Welt.
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Mehr als 3 Millionen Kunden in Norddeutschland beziehen Strom, Gas oder Wärme direkt oder indirekt über die von der HanseWerk-Gruppe und ihren Tochtergesellschaften betriebenen Energienetze. Darüber hinaus bietet das Unternehmen seinen Partnern und Kunden moderne und effiziente Energielösungen mit den Schwerpunkten Netzbetrieb, dezentrale Energieerzeugung oder E-Mobilitätslösungen.
Als Partner der Energiewende hat die HanseWerk-Gruppe in den letzten Jahren mehrere zehntausend Anlagen zur Erzeugung Erneuerbarer Energie an ihre Netze angeschlossen und betreibt parallel dazu etwa 850 Energieumwandlungsanlagen sowie einen Erdgasspeicher. Die HanseWerk-Gruppe ist ein großer Ausbildungsbetrieb im Norden und engagiert sich in vielen Forschungsprojekten zur Energiewende, wie zum Beispiel im Norddeutschen Reallabor. Bis 2030 wird die HanseWerk-Gruppe klimaneutral sein: Dazu werden ihre insgesamt 47 Standorte, die mehrere hundert Fahrzeuge umfassende Flotte, der Strom- und Gasnetzbetrieb sowie die Wärme- und Stromerzeugung bis 2030 klimaneutral gestellt.
Über die Beteiligung der elf schleswig-holsteinischen Kreise sowie mehr als 450 Kommunen sind die Unternehmen der HanseWerk-Gruppe regional sehr stark verwurzelt und unterstützen eine Vielzahl sozialer und kultureller Projekte, wie das Schleswig-Holstein Musik Festival, das Hamburger Straßenmagazin Hinz&Kunzt und den Schleswig-Holstein Netz Cup auf dem Nord-Ostsee-Kanal.
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