Masterthesis: Auswirkungen der Energiewende auf das Stromnetz

Auswirkungen der Energiewende auf das Stromnetz

Thema: Auswirkungen der Energiewende auf das Stromnetz

Untersuchung von elektrotechnischen Effekten bei hoher Einspeisung von Strom aus Erneuerbaren Energien in ein Niederspannungsnetz

von Björn Hertwig

Die Energiewende stellt eine große Herausforderung für die Stromnetze dar. Öffentlich diskutiert wird bereits, dass Deutschland zusätzliche Höchstspannungsleitungen für den Transport des regenerativen Stroms von Nord nach Süd braucht. Doch das ist nicht alles. Auch das Niederspannungsnetz ist von der Energiewende stark betroffen. Als niedrigste Spannungsebene wurde es ursprünglich dafür konzipiert, die Energie der Großkraftwerke am Ende eines langen Weges an die Verbraucher zu verteilen. Heute werden durch den zunehmenden Ausbau der erneuerbaren Energien auch hohe Energiemengen in dieses Netz eingespeist, wodurch es zu Problemen mit der Netzstabilität kommen kann.

In seiner Masterthesis untersucht Björn Hertwig, wie sich die Einspeisung von Strom aus erneuerbaren Energien auf ein Niederspannungsnetz auswirkt. Stellvertretend für alle regenerativen Energieträger betrachtet er die Einspeisung durch PV-Anlagen. Hertwig erarbeitet ein Excel-basiertes Berechnungsmodell, um die Belastungsgrenzwerte eines Netzwerks zu bestimmen. Es zeigt sich, dass die mit einer Solaranlage bestückten Haushalte bzw. Dächer bei einer realistischen mittleren PV-Durchdringung die maximale PV-Leistung ins Netz einspeisen können. Kommt es jedoch zu abweichenden Faktoren, wie etwa überdurchschnittlicher PV-Durchdringung in einer Wohnsiedlung, kaum zusätzlicher Abnehmer der PV-Energie oder schlechter Netzinfrastruktur, können die Belastungsgrenzwerte überschritten werden.

In einem solchen Fall sind Maßnahmen zur Verbesserung der Netzstabilität erforderlich. Hertwig untersucht in seiner Masterthesis fünf Möglichkeiten, darunter die Änderung der Ausgangsspannung am Trafo, das Hinzuschalten zusätzlicher Lasten und die Bereitstellung von Blindleistung. Fazit: Das größte Potenzial zur Verbesserung der Netzstabilität haben zusätzliche Verbraucher (z. B. Wärmepumpen) und strukturelle Änderungen am Netzwerk (z. B. Änderung auf Einzelstrangbeschaltung). Diese sind zwar kostenintensiv, wirken sich aber sowohl positiv auf die Strombelastbarkeit als auch die Potenzialanhebung aus und haben daher einen doppelten Nutzen.

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