Das Stromnetz von morgen meistern

Schwankungen flexibel ausbalancieren

Wasserkraftwerke und Speicherger?te jeglicher Gr?sse sind perfekte Ausgleichsmittel ¨C aber auch die Konsumenten spielen entscheidend mit: Dank neuen Technologien k?nnen sie Energie nicht nur effizienter, sondern auch smarter nutzen und so am Lastverteilungsprozess teilnehmen. Die Folge sind flexible Kapazit?ten vom Hochspannungs- bis hinunter zum Niederspannungsnetz. Nat¨¹rlich m?chten wir all diese Ressourcen m?glichst optimal einsetzen, aber es werden Millionen sein. Wir m¨¹ssen also Mittel und Wege finden, diese Netzelemente sowohl lokal als auch ¨¹ber s?mtliche Systemebenen hinweg zu koordinieren.

Mehr Grips f¨¹r schlaue Komponenten

Angesichts der wachsenden Menge an Akteuren, verf¨¹gbaren Daten sowie steigender Rechenleistung wird das Konzept der lokalen Intelligenz und Entscheidungsfindung immer wichtiger. Von Daten und Offline-Simulationen k?nnen wir lernen, welche Entscheidungen optimal sind. Damit lassen sich Entscheidungsfindungskurven f¨¹r den Online-Betrieb kreieren, so dass kein zentraler Koordinator mehr ben?tigt wird.

In der Realit?t funktionieren heute die meisten lokalen Schemas nach demselben starren Prinzip. Ein Beispiel ist die Spannungsregelung von Photovoltaik-Anlagen in Deutschland: Um die Spannung innerhalb akzeptabler Grenzen zu halten, verwendet man ¨¹berall dieselben vordefinierten Kurven. Wenn das Netz nun so vielf?ltig wird, wie wir denken, dann sollten man die Prozesse standardisieren, wie man optimale Betriebseinstellungen findet, aber nicht die einzelnen Entscheidungsfindungskurven. Nur so lassen sich s?mtliche Elemente optimal verwenden.   

Komponenten sollen kommunizieren

Verteilte Optimierung hebt lokale Intelligenz auf die n?chste Stufe: Dezentrale, schlauen Ressourcen tauschen untereinander Informationen aus und versuchen, sich zu koordinieren. Die besten Aktionen der einzelnen Komponenten finden sich in der Regel in einem iterativen Prozess: Sie kommunizieren miteinander und passen ihre jeweiligen Entscheidungsgrundlagen so lange an, bis sie eine optimale Einigung erzielen. Das Konzept der verteilten Optimierung ist relativ alt, hat aber j¨¹ngst in der Energieforschung wieder an Bedeutung gewonnen.

Und die altbekannte zentrale Kontrolle?

Trotz zunehmend smarteren Netzkomponenten bin ich davon ¨¹berzeugt, dass die heute vorherrschende zentralisierte Entscheidungsfindung im Energiesystem auch in Zukunft ihre Berechtigung haben wird. Die Stromversorgung ist zu komplex und zu wichtig, als dass man auf ein gewisses Mass an zentralisierter Kontrolle verzichten k?nnte. Die Frage ist vielmehr, welche Entscheidungen lokal und welche zentral gef?llt werden k?nnen, und wer mit wem interagieren soll.

Blick aufs grosse Ganze

Wer das k¨¹nftige Stromnetz betreiben will, muss abgesehen von der Technik noch weitere Aspekte ber¨¹cksichtigen. Elektrizit?t wird auf Stromm?rkten gehandelt, deren Regeln und Struktur das System massgeblich beeinflussen. Den Rahmen f¨¹r die M?rkte und Betriebsverfahren wiederum liefert die Politik.

Wir m¨¹ssen deshalb das Gesamtbild im Auge behalten. Das gelingt nur, wenn wir alle Ebenen und Abh?ngigkeiten sorgf?ltig simulieren. Im Nexus-Projekt arbeiten wir interdisziplin?r daran, eine Plattform zu bilden, die genau das kann. Die Simulationen dienen dazu, neue Ans?tze f¨¹r den Betrieb zu testen und zu bewerten. Der Schl¨¹ssel zum Erfolg liegt darin, das gesamte Puzzle zu sehen und nicht nur die einzelnen Teile. Daran arbeiten wir.