Smart Grid – EnergieVerteilung und NetzSteuerung

Versorgungsnetzsicherheit durch Inselnetzbetrieb und intelligente Netzführung

Lokale Inselnetze – Machbarkeitsstudie
In Regionen mit einem besonders hohen Anteil an erneuerbaren Energien stoßen die Verteilnetze bereits heute teilweise an die Grenzen ihrer Belastbarkeit. Gerade die Einspeisung aus einer Vielzahl von dezentralen Photovoltaikanlagen kann ohne intelligente Führung des Verteilnetzes schon heute zu starken Netzbelastungen und Teilabschaltungen führen. Auf der anderen Seite kann eine Vielzahl von dezentraler Erzeugung auch die Möglichkeit eröffnen, Inselnetze zu betreiben. Intelligente Automatisierungs- und Regelungstechnologien in Verbindung mit der Netzleit-, Schutz- und Fernwirktechnik können diese beiden Punkte – Erhöhung der Versorgungsnetzsicherheit durch Inselnetzbetrieb und intelligente Netzführung bedingt durch dezentrale Einspeisung – praktisch gemeinsam lösen.

Beispielhaft für diese Herausforderungen ist die Netzregion Ritten in der Nähe von Bozen in Südtirol mit ca. 2.500 Einwohnern und einer stattlichen Anzahl an Gewerbe- und Industrieunternehmen. Für die Etschwerke Netz AG, den größten Regionalversorger in Südtirol, erstellte das Fraunhofer AST im Auftrag der Sprecher Automation Deutschland GmbH eine Machbarkeitsstudie für das Inselnetz Ritten. Inhalt dieser Machbarkeitsstudie war die Prüfung der Möglichkeit, das bestehende Mittel- und Niederspannungsnetz im Netzgebiet Ritten mit 20 Ortsnetzstationen im Fall eines Blackouts als autarke Insel betreiben zu können. Im Netzgebiet für das Inselnetzprojekt Ritten befinden sich im Wesentlichen zwei relevante Erzeugungseinheiten, ein Fernheizwerk mit Stromerzeugung aus einem ORC Prozess, sowie zwei Rapsöl-Blockheizkraftwerke. Weiterhin steht am Standort des Fernheizwerkes ein Notstromaggregat zur Verfügung.

Neben diesen größeren Erzeugungseinheiten sind sehr viele Photovoltaikanlagen an das Versorgungsnetz angeschlossen. Die Leistung der Photovoltaikanlagen reicht dabei von wenigen kWp bis zu einigen Hundert kWp. Die gesamte installierte Photovoltaikleistung erreicht mit rund 2 MWp bereits weit über 50 % der maximalen Netzlast im untersuchten Netzgebiet bei anhaltend stark steigender Tendenz. Neben der Modellierung und Simulation der Inselnetzstruktur wurden auch umfangreiche Untersuchungen zum Schutz-, Regler- und Automatisierungskonzept erarbeitet. Das Reglerkonzept beinhaltet dabei sowohl die unterbrechungsfreie Übernahme des Inselnetzbetriebes aus dem Netzparallelbetrieb als auch den Aufbau des Inselnetzes nach vorherigem Netzausfall im Schwarzstart.

Die Ergebnisse zeigen, dass in den Sommermonaten und der Übergangszeit ein Inselnetzbetrieb der gesamten Region Ritten technisch realisierbar ist. Tragende Säule für die Stabilität und Frequenz des Inselnetzes sind Biomasse-Kraftwerke sowie ein stationäres Notstromaggregat. In Verknüpfung mit Energiespeichern kann Photovoltaik zusätzlich einen Beitrag zur Netzstabilität leisten.

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