Die moderne Trafostation von morgen

Schwarzach Das Elektroauto wird in immer mehr Haushalten bequem am Haus geladen, die Photovoltaikanlage speist erzeugten Strom ins Netz, und im Haus laufen viele elektrische und digitale Geräte, die das Leben komfortabel machen. Der Stromverbrauch in Vorarlberg steigt. „Die weiter zunehmende dezentrale Stromerzeugung, die Elektromobilität, Wärmepumpen und die fortschreitende Digitalisierung sind einige der neuen, zukünftigen Herausforderungen, die auf das Strom- und Gasnetz von vorarlberg netz zukommen“, weiß Thomas Hilbe, Projektleiter für intelligente Netze.

Hinzu kommen die Ziele der Landes- bzw. Bundesregierung, bis 2030 die Stromerzeugung bilanziell auf 100 Prozent erneuerbare umzustellen. „Weitere Herausforderungen an das Stromnetz sind zusätzlich bis zu 30.000 Elektrofahrzeuge in Vorarlberg, der Ausstieg aus fossilen Quellen – wie beispielsweise Öl – für die Raumwärmeerzeugung und der damit verbundene Mehreinsatz von Wärmepumpen in der Raumwärme- und Brauchwassererwärmung“, fügt er hinzu. Kurz, die Anforderungen an ein leistungsstarkes Stromnetz steigen stetig.

Lösungen für die Zukunft

Um für diese zukünftigen Herausforderungen gerüstet zu sein, werden im Rahmen des Projekts „Netzentwicklung – mission 2030“  verschiedene Lösungsansätze erarbeitet, das geht über Digitalisierung, E-Mobilität bis zum Ausbau der Erzeugungsanlagen für erneuerbare Energie. Das Projekt wird von der Fachhochschule Vorarlberg und der Forschungsstelle für Energiewirtschaft (FfE) wissenschaftlich begleitet. „Im letzten Jahr erarbeiteten die Forschenden verschiedene Konzepte und Strategien. Diese Ansätze werden gemeinsam mit der Fachhochschule in Form von Szenarien-Simulationen validiert und in verschiedenen Teststellungen praktisch erprobt“, berichtet Hilbe.

Eines dieser Projekte ist „Intelligente Netze der Trafostationen“. Der starke Ausbau der Photovoltaik, der E-Mobilität und der vermehrte Einsatz von Wärmepumpen führt zu regional stark schwankendem Energie- bzw. Strombedarf. „Mithilfe der intelligenten Ortsnetzstation (iONS) sollen verfügbare Kapazitäten des bestehenden Stromnetzes besser bewirtschaftet und damit die Erfordernisse zusätzlicher Leitungsverstärkungen verringert werden. Die Überwachung wichtiger Kennwerte und Qualitätsparameter (Strom, Spannung und Leistung) sowie die dynamische Datenanalyse verknüpft mit digitalen Leitungsinformationen aus dem Niederspannungsnetz sollen helfen Netzengpässe zu erkennen, um frühzeitig darauf zu reagieren. Damit unterstützt uns die iONS zukünftig, unsere Netze noch zielgerichteter auszubauen und zu betreiben“, erklärt der Experte.

Die von den Forschern erarbeiteten Konzepte und Module werden bereits heute in Ortsnetzstationen eingebaut und getestet. So wurden in der bisherigen Projektlaufzeit mittlerweile fünf verschiedene Stationen zu einer intelligenten Ortsnetzstation aufgerüstet. In diesen fünf Stationen werden neue Technologien getestet und validiert. Anschließend sollen auf Basis dieser Erkenntnisse Empfehlungen für einen zukünftigen Stationsstandard definiert werden.

Testnetz in Batschuns

Die Parzelle Batschuns ist aufgrund der Beschaffenheit des Niederspannungsnetzes und der hohen Anzahl an PV-Anlagen eine optimale Testumgebung. „Mit einer Photovoltaik-Leistung von 320 kW im Sommer, bei einer maximalen Verbrauchsleistung von rund 350 kW im Winter halten sich Erzeugung und Verbrauch zeitversetzt beinahe die Waage. Da die PV-Anlagen im Netz homogen verteilt sind, finden wir hier heute schon die Situation von morgen“, weiß Hilbe. Kernstück des Tests in Batschuns ist der „regelbare Ortsnetztrafo“ (rONT). „Mit dieser Technologie wird in der Ortsnetzstation eine weitere Regelungsebene für die Spannung eingezogen.“ So kann das Spannungsband in fast seiner gesamten Breite für das Niederspannungsnetz genutzt werden. Verschiedene Sensoren sorgen dafür, dass der „regelbare Ortsnetztrafo“ die Spannung auf den aktuell optimierten Betriebspunkt ausregelt.

Eine Szenarien-Simulation

Die illwerke-vkw-Stiftungsprofessur am Forschungszentrum Energie der FH Vorarlberg ist als wissenschaftlicher Partner für die Simulation der Ortsnetze im Projekt „Netzentwicklung #mission2030“ zuständig. Neben Netzausbau wird der Einsatz digitaler Technologien durch die Modellrechnungen untersucht. „Für uns als Forschende im Bereich der Modellierung und Simulation von energietechnischen Systemen ein tolles und zukunftsweisendes Projekt“, so Projektleiter Peter Kepplinger. VN-BEM

„Damit unterstützt uns die iONS zukünftig unsere Netze noch zielgerichteter auszubauen.“