ASCR forscht an intelligentem Schutz fürs Stromnetz

26.4.2023 Stromnetze fit für die Energiewende

Die intensive Einspeisung über erneuerbare Energiequellen und der Boom von Elektrofahrzeugen stellen Stromnetze vor Herausforderungen. Die Aspern Smart City Research GmbH (ASCR) hat zusammen mit einem Team aus Forschung und Industrie im Rahmen des Förderprojekts "PoSyCo" von 2019 bis 2022 ein Konzept entwickelt, das die Netzsicherheit mittels neuer Tools noch weiter stärken soll. Im "Digitalisierungslabor" werden erste Teile des Systems bereits erfolgreich von den Wiener Netzen unter realen Bedingungen eingesetzt. Durch die Forschungsarbeit der ASCR können wertvolle Ergebnisse gewonnen werden, die bei der Integration von dezentralen Energieerzeugungsanlagen und neuen Verbrauchern unterstützen und somit die bestehenden Netzkapazität optimal genutzt wird.

Die ASCR hat das Förderprojekt PoSyCo unter der Leitung des Austrian Institute of Technology (AIT) gemeinsam mit den Wiener Netzen, Siemens, der TU Wien, der TU Graz und der MOOSMOAR Energies OG entwickelt. Das Projektbudget betrug 3,7 Millionen Euro und wurde vom Klima- und Energiefonds mit 2,5 Millionen Euro gefördert.

Bisher war der Energieverbrauch der Bevölkerung passiv und damit gut abschätzbar. Immer mehr Menschen werden jedoch aktiver Teil der Energiewende, wie beispielsweise durch Energiegemeinschaften, den Anstieg von PV-Anlagen oder den Boom der Elektromobilität. Die Energiewende und die Umstellung auf erneuerbare Energien fordert die Stromnetzinfrastruktur, Netzbetreiber investieren daher vorausschauend, um die Netze noch weiter zu ertüchtigen. So untersuchte die ASCR im Förderprojekt "PoSyCo" die Ausgestaltung der Stromnetze, um auch bei alternativen Energieformen und Energiegemeinschaften jederzeit Versorgungssicherheit zu gewährleisten. Das von der ASCR im Projekt PoSyCo mitentwickelte Konzept der "SOFTprotection" kann als intelligentes "Add-on" für herkömmliche Netzschutzkonzepte dienen. Untersucht wird dabei, wie Stromnetze zu "Smart Grids" werden können - und als automatisierte, vorausschauende und digitalisierte Systeme Probleme frühzeitig erkennen sowie durch implementierte Schutzfunktionen zu jederzeit Versorgungssicherheit garantieren.

Künstliche Intelligenz bewertet Störungen

Ein Ziel des Projekts war es, die bestehende Infrastruktur so auszurüsten, dass Leistungsspitzen vermieden und die Lasten jederzeit bestmöglich und effizient genutzt werden. "Mit den Entwicklungen im Rahmen von PoSyCo haben wir einen Werkzeugkasten für den zukünftigen Verteilnetzbetrieb geschaffen, der den komplexen Anforderungen der Energiewende bei gleichzeitiger Energieversorgungssicherheit gerecht wird", sagt der Technische Koordinator und ASCR Projektleiter Alfred Einfalt, Principal Key Expert bei Siemens. Das SOFTprotection-System kann Störungen identifizieren, indem es Daten sammelt, Fehlerberichte empfängt und diese entsprechend analysiert. Das intelligente System vermag selbst zu erkennen, welches Problem vorliegt und wie kritisch es einzustufen ist. Die im Rahmen des Forschungsprojekts definierte Rolle des "SOFTprotection Operator" bewertet dann die aufbereitete Situation und entscheidet, ob es das Netz weiter beobachten soll oder ob eine*n Techniker*in vor Ort benötigt wird. Dies unterstützt Netzplaner*innen und Netztechniker*innen bei ihrer Arbeit, da sie dank kontextspezifischer Information schneller reagieren können.

Gebäude in aspern Seestadt ausgestattet mit Sensoren

Getestet wird die SOFTprotection von den Projektpartner*innen gemeinsam mit der ASCR in einem realen Stromnetz. Die aspern Seestadt bietet für eine derartige Forschung die besten Bedingungen: Intelligente Gebäude (Smart Buildings) werden mit dezentral bereitgestellter Energie versorgt, wie beispielsweise in der Wohnhausanlage D12 oder im Schulcampus D18A, wo Solarthermie, Photovoltaik und Wärmepumpen zum Einsatz kommen. Auch die Stromnetze sind mit Sensoren ausgestattet, so dass sich verfügbare Netzkapazität jederzeit analysieren lassen und der Energieverbrauch bewertet werden kann. Weiterführende Tests und Evaluierungen der Lösungen wurden von den Projektpartnern Austrian Institute of Technology, TU Graz und TU Wien sowohl in deren Labors als auch mittels Simulationen erfolgreich durchgeführt.

Praxisrelevante Forschung: Digitalisierungslabor der Wiener Netze

Im Rahmen von PoSyCo wurde ein Digitalisierungslabor, das Smart Grid Lab, geschaffen, das der ASCR ermöglicht, Forschungsergebnisse mit Anwender*innen und Projektpartner*innen zu teilen. Die Wiener Netze simulieren dort unter realen Bedingungen verschiedene Probleme und Störungen, um sie noch schneller zu erkennen und zu beheben. So können die Integration der Prozesse, der Einbau und Anschluss der erforderlichen Messtechnik sowie die Verarbeitung und Visualisierung der Daten live erlebt werden. "Als Stromnetzbetreiber tun wir alles, um die Energiewende zu ermöglichen. Unsere Netze sind hier ein wichtiger Hebel. Das Digitalisierungslabor hilft uns, unsere Netzinfrastruktur noch widerstandsfähiger zu machen und auf die Herausforderungen der Zukunft vorzubereiten. So garantieren wir weiterhin Versorgungssicherheit", sagt Roland Zoll von den Wiener Netzen. Das Projekt hat nicht nur Lösungen für einen sicheren Betrieb der unteren Netzebenen als Basis für die Energiewende hervorgebracht, sondern auch unter wissenschaftlichen Bedingungen gezeigt, wie technische und organisatorische Prozesse implementiert und gesteuert werden können.