Bisher wird im Rahmen der Energiewende vor allem über den Ausbau der Verteilnetze diskutiert, um mehr erneuerbare Energien zu integrieren. Dazu kommt noch die Elektrifizierung von Wärme und Mobilität in Form von Wärmepumpen, elektrischen Direktheizungen und Ladesäulen für Elektroautos. Dies resultiert in einer immer komplexeren Netzbetriebsführung.
Auf der Suche nach einer Lösung hat die Energietechnische Gesellschaft im VDE (VDE ETG) untersucht, wie sich die Automatisierung auf den notwendigen Netzausbau und die Betriebsführung der Netze auswirkt. In ihrer Studie „Hochautomatisierung von Nieder- und Mittelspannungsnetzen“ kommen die Ingenieur:innen zu dem Schluss, dass die zunehmende Komplexität und die wachsenden Herausforderungen nur mit einem aktiven Netzbetrieb und über Automatisierung zu bewältigen ist.
Auf aktive Netzsteuerung umsteigen
Denn durch die Automatisierung und den Umstieg von einer passiv-reaktiven zu einer aktiven Netzsteuerung kann die vorhandene Netzkapazität besser ausgenutzt werden. Außerdem können die Netzbetreiber die Effizienz ihres Netzbetriebs dadurch steigern, wenn beispielsweise die Versorgung automatisch wiederhergestellt wird, wenn es in einem Gebiet etwa wegen einer extremen Wetterlage zu einem Stromausfall kommt. Mit einer aktiven und automatisierten Fahrweise des Netzes können die Betreiber auch schneller mehr Photovoltaikanlagen oder Elektroautos ins Netz integrieren. Denn der Leistungsfluss kann dann bei Bedarf beeinflusst werden, wenn Engpässe drohen.
Assistenzsysteme sind dringend notwendig
Auch die Bereitstellung von Systemdienstleistungen wie Frequenz- oder Spannungshaltung wird einfacher mit neuen Softwarelösungen oder besserem Datenaustausch. „Die Komplexität hat inzwischen einen Grad erreicht, der umfangreiche Assistenzsysteme und Automatisierungsfunktionen in den Verteilnetzen erfordert“, erklärt Sönke Loitz von der Netze BW und Leiter der VDE ETG Task Force, die die Studie erarbeitet hat. „Nur so kann die Netzführung die Komplexität beherrschen und die notwendigen Aufgaben und Entscheidungen umsetzen.“
Automatisierung bringt Mehrwerte
Bisher hinken die deutschen Netzbetreiber bei der Automatisierung hinterher. Es gibt nur Wenige, die Automatisierungslösungen im Nieder- und Mittelspannungsnetz einsetzen. Wenn sie das tun, sind es meist noch Pilotprojekte. „Das Ziel der Task Force war es daher, die Mehrwerte der Automatisierung in den Nieder- und Mittelspannungsnetzen klar herauszustellen und Handlungsempfehlungen für die verschiedenen Akteure im Umfeld eines hochautomatisierten Netzbetriebs auszusprechen“, sagt Karsten Viereck von der Maschinenfabrik Reinhausen. Er hat die Task Force als Mentor aus dem VDE ETG Vorstand begleitet.
Daten erfassen
Der erste Schritt hin zur Automatisierung ist aber die Erfassung von Daten des Zustands von Mittel- und Niederspannungsnetzen. Diese sind bisher kaum beobachtbar oder steuerbar. Die Zustandserfassung, also die Herstellung der Beobachtbarkeit der Netze unter Wahrung aller notwendigen Maßnahmen zur Sicherstellung der Cybersicherheit, sei ein wesentlicher Bestandteil der Automatisierung, betonen die Autor:innen der Studie. Darüber hinaus sei vor dem Hintergrund der Elektrifizierung des Wärme- und Mobilitätssektors sowie der Integration von elektrischen Speichern die Steuerbarkeit von Betriebsmitteln wie etwa das Schalten aus der Ferne zur Realisierung von Automatisierungslösungen unabdingbar.
Rahmenbedingungen definiert
Wie solche Automatisierungslösungen in der Praxis aussehen können, zeigt die Studie. Die Autor:innen haben sich aber auch den regulatorischen Rahmen angeschaut und entsprechende Änderungsvorschläge ausgearbeitet. Ziel dabei ist es, dass die Automatisierung gegenüber dem konventionellen Netzausbau finanziell nicht schlechter gestellt ist. Gleichzeitig seien Rahmenbedingungen zu schaffen, in denen zum Beispiel Softwareupdates aus der Ferne zulässig sind, ohne die Funktionen der Anlagen vor Ort erneut prüfen zu müssen. Auch Betriebsprozesse müssen automatisiert werden, um die Datenlage und Datenqualität zu verbessern.
Die gesamte Studie „Hochautomatisierung von Nieder- und Mittelspannungsnetzen“ steht auf der Webseite der VDE ETG zum Download zur Verfügung. (su)
