Karlsruhe startet Revolution der Stromnetze: Zukunft mit Smart Grids!

Am Fasanengarten 5, 76131 Karlsruhe, Deutschland - Die Energieversorgung steht vor einem grundlegenden Wandel, der die Art und Weise der Stromerzeugung und -verteilung radikal verändert. Dezentralisierte Einspeisungen aus erneuerbaren Quellen nehmen zunehmend den Platz der traditionellen Kraftwerke ein. Diese Veränderungen erfordern eine Anpassung der bestehenden Stromnetze, um den neuen Anforderungen gerecht zu werden. Ein zukunftsweisendes Projekt in diesem Zusammenhang ist das High Power Grid Lab (HPGL) am Karlsruher Institut für Technologie (KIT), das neue Netztechnologien in einer Testumgebung untersuchen wird. Die Inbetriebnahme dieser bedeutenden Testplattform ist für das Jahr 2030 geplant, mit Baukosten von 32,8 Millionen Euro, die durch die Helmholtz-Gemeinschaft finanziert werden.

Das HPGL konzentriert sich auf Nieder- und Mittelspannungsnetze, die für die regionale Stromverteilung entscheidend sind. Ein zentrales Ziel besteht darin, das Systemverhalten neuartiger Netzbetriebsmittel wie Stromrichter für Mittelspannungs-Gleichstromnetze zu erforschen. Durch die zunehmende Bedeutung von gekoppelten Mittelspannungsnetzen, regionalen Verteilnetzen und Industrienetzen wird die Forschung im HPGL eine Schlüsselrolle bei der Unterstützung der Energiewende spielen.

Innovative Technologien in den Stromnetzen

Im Rahmen des HPGL wird ein Smart Energy System Simulation and Control Center entwickelt, das Echtzeitsimulationen von Stromnetzen mit Emulatoren für Mittelspannungsnetze kombiniert. Diese flexible Testumgebung, bekannt als Power Hardware in the Loop, ermöglicht eine präzise Nachbildung des realen Netzes. Besonderes Augenmerk liegt dabei auf der Entwicklung von Mittelspannungs-Emulatoren, die Wechselspannungsnetze bis 20 Kilovolt und Gleichspannungsnetze bis 35 Kilovolt emulieren können, mit einer Leistung von bis zu 40 Megavoltampere.

Eine Vielzahl an Instituten am KIT, darunter das ETI sowie das Institut für Elektroenergiesysteme und Hochspannungstechnik, arbeitet eng zusammen. Darüber hinaus sind nationale und internationale Kooperationen mit Industrieunternehmen, Netzbetreibern und Forschungsinstituten vorgesehen, um den Transfer von Forschungsergebnissen in die praktische Anwendung zu beschleunigen.

Die Rolle von Smart Grids

Ein zentraler Aspekt der zukünftigen Stromnetze ist die Implementierung von Smart Grids, die die Energieerzeugung, -verteilung und -nutzung revolutionieren. Smart Grids nutzen fortschrittliche digitale Kommunikations- und Steuerungstechnologien, um Echtzeitdaten über Stromverbrauch, -erzeugung und Netzstatus zu sammeln und zu analysieren. Zu den Hauptkomponenten zählen intelligente Messgeräte (Smart Meter) sowie Datenkommunikationsnetze und -managementsysteme.

• Energieverbrauch in Echtzeit messen
• Daten kommunizieren zwischen den Netzkomponenten
• Daten analysieren und große Datenmengen auswerten
• Automatisierung zur dynamischen Regelung des Energieflusses

Diese Technologien tragen dazu bei, die Ressourcennutzung zu optimieren und Engpässe zu reduzieren. Zudem erleichtern sie die Integration erneuerbarer Energiequellen wie Solar- und Windenergie. Des Weiteren ermöglichen Smart Grids durch kontinuierliche Überwachung eine Minimierung von Ausfällen und Störungen und unterstützen dynamisches Lastmanagement sowie die Speicherung überschüssiger Energie.

Trotz der vielen Vorteile stehen Smart Grids auch vor Herausforderungen, wie etwa Fragen der Datensicherheit, Interoperabilität und notwendige Infrastrukturinvestitionen. Akzeptanz und Nutzerbeteiligung müssen gefördert werden, um den Erfolg dieser Systeme zu gewährleisten.

Die Zukunft der Stromnetze, insbesondere durch die Arbeit des HPGL am KIT und die Implementierung von Smart Grids, ist entscheidend für eine nachhaltige und effiziente Energieversorgung. Laut forschung-und-wissen.de wird in den kommenden Jahren ein Anstieg des Einsatzes von Smart Grids erwartet, was die Weichen für eine energieeffizientere Zukunft stellt.