Bild 01: Im Rahmen der Energiewende speisen immer mehr Anlagen elektrische Energie in die Verteilnetze ein, die dazu aufgerüstet werden müssen. (Quelle: shutterstock.com_CK Foto_ 2331544909)
Die Vorgaben in Deutschland sind klar: Um die Treibhausgasemissionen zu reduzieren, soll der Anteil erneuerbarer Energieträger an der elektrischen Stromerzeugung bis 2030 auf mindestens 80 % steigen. Die Leistung pro Erzeuger in Windenergie- und Photovoltaikanlagen sind im Vergleich zu Kern-, Kohle- oder Gaskraftwerken klein. Deswegen gibt es eine deutlich größere Anzahl an dezentralen Erzeugern. Diese speisen auf unterschiedlichen Ebenen und an verschiedenen Stellen in die Netze ein. Als weitere Schwierigkeit kommt die unregelmäßige Erzeugung hinzu – nachts arbeiten Photovoltaikanlagen nicht, und bei Windstille erzeugen Windenergieanlagen keinen Strom. Auch auf der Verbraucherseite kommen neue Herausforderungen auf die Verteilnetze zu. Ladevorgänge von Elektrofahrzeugen und die Stromversorgung von auf Wärmepumpen basierenden Heizungen erhöhen den Bedarf. Da sowohl die Einspeisung als auch der Strombedarf sich über den Tagesverlauf ändern, können stark schwankende Auslastungen in den Verteilnetzen auftreten.
Ertüchtigung der Ortsverteilnetze
Die Netze für Hoch- und Mittelspannung sind in der Regel gut überwacht. Anders sieht es dagegen auf der Niederspannungsebene aus. Hier sind die Netze vom Ortsnetztransformator bis zum Verbraucher häufig nicht mit entsprechender Messtechnik ausgerüstet. Störungen durch Spannungsschwankungen werden dann erst entweder beim Verbraucher oder auf der Mittelspannungsebene festgestellt. Im Rahmen der Energiewende müssen die Ortsnetze deswegen aufgerüstet werden, um dem Betreiber des Ortsnetzes jederzeit einen umfassenden Überblick zu ermöglichen.
In Deutschland gibt es fast 900 Netzbetreiber, die über insgesamt rund 600 000 Ortsnetzstationen, in denen die Mittelspannung auf Niederspannung transformiert wird, die Verbraucher mit elektrischer Energie versorgen. Hier ist einer der Ansatzpunkte, um die Ortsverteilnetze mit smarter Technik auszustatten – also mit Mess-, Regel- und Kommunikationstechnik. Die elektrischen Verteilerschränke, in denen die Abzweige zu den einzelnen Verbrauchern untergebracht sind, sind der zweite Ansatzpunkt, an denen die Verteilnetze ertüchtigt werden können (Bild 2).
Ziel ist es, Angebot und Nachfrage in den Ortsnetzen intelligent miteinander zu vernetzen. Dabei steht die Versorgungssicherheit der angeschlossenen Stromkunden an erster Stelle. Dazu müssen die wesentlichen Netzparameter ständig gemessen und überwacht werden. Auf diese Weise erhält der Betreiber einen Überblick der Lastflüsse in den Verteilnetzen. Kritische Zustände werden so schnell erkannt. Der Ortsnetzbetreiber kann dadurch frühzeitig eingreifen und gezielt für Abhilfe sorgen.