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Systemdienstleistungen für sichere Stromnetze im Jahr 2050

Systemdienstleistungen für sichere Stromnetze im Jahr 2050

Leitprojekt SiNED des Energie-Forschungszentrums Niedersachsen (EFZN)

Die fortschreitende Energiewende stellt das deutsche Stromnetz zunehmend vor Herausforderungen. Erneuerbare Energien werden zukünftig den steigenden Energiebedarf decken. Heutzutage ist das Stromnetz für den sicheren Betrieb noch auf Systemdienstleistungen aus konventionellen Großkraftwerken angewiesen. Im Leitprojekt "Systemdienstleistungen für sichere Stromnetze in Zeiten fortschreitender Energiewende und digitaler Transformation" (SiNED) forschen Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des Energie-Forschungszentrums Niedersachsen (EFZN) mit dem Ziel, die bisherigen Systemdienstleistungen weiterzuentwickeln und an die veränderten Anforderungen und Möglichkeiten anzupassen. Das interdisziplinäre Projekt wird an den vier EFZN-Forschungsstandorten Braunschweig, Clausthal, Hannover und Oldenburg durchgeführt. Die Koordination erfolgt durch das Institut für Hochspannungstechnik und Elektrische Energieanlagen - elenia der TU Braunschweig.

Aktuell wird ein Großteil der Systemdienstleistungen durch die Generatoren der fossilen Großkraftwerke bereitgestellt. Diese garantieren die Stabilität des Stromnetzes hinsichtlich Spannungs- und Frequenzhaltung, verhindern überregionale Überlastungen und bauen das Netz bei einem Zusammenbruch wieder auf. In der Übertragungsnetzebene koordinieren sich diese Kraftwerke und passen die elektrische Energieerzeugung stetig dem Bedarf an. Zukünftig müssen Erzeugungsanlagen auf Basis von erneuerbaren Energien und flexiblen Lasten in der Verteilnetzebene diese Aufgaben übernehmen. Diese Anlagen umfassen dabei eine Spanne von Offshore-Windparks in der Hochspannungsebene bis zu privaten Photovoltaik-Anlagen in der lokalen Niederspannungsebene. Aufgrund dieser Entwicklung wird die Stromerzeugung zunehmend dezentraler bei einer gleichzeitigen Zunahme der Erzeugungsanlagen. Um zukünftig Systemdienstleistungen sicherzustellen, müssen deutlich mehr Erzeuger und Verbraucher auf unterschiedlichen Ebenen koordiniert werden - eine Aufgabe, bei der die Digitalisierung der Energiesysteme in der Steuerung und Abrechnung eine entscheidende Rolle spielt. Hinzu kommen die Herausforderungen, die die fluktuierende Stromerzeugung bei Solar- und Windkraftwerken sowohl für die Flexibilität der Verbraucher als auch für das Stromnetz darstellen.

Gemeinsam für ein zukunftsfähiges, sicheres Stromnetz

Vier Forschungsstandorte des EFZN mit Expertise in unterschiedlichen Bereichen arbeiten interdisziplinär und tief miteinander verzahnt an einem zukunftsfähigen Stromnetz. Das Projekt ist thematisch in drei Kompetenzbereiche gegliedert, die untereinander über Schnittstellen verfügen und jeweils von mehreren Projektpartnern bearbeitet werden.

Im Kompetenzbereich "Elektrische Energietechnik" liegt der Fokus auf der veränderten Bereitstellung von Systemdienstleistungen im Zuge der Energiewende. Für einen zukünftig reibungslosen Ablauf bei dieser Bereitstellung werden im Kompetenzbereich "Digitale Transformation / Informations- und Kommunikationstechnologie (IKT)" die notwendigen, sicheren Kommunikationsansätze entwickelt. Abgerundet wird das Projekt durch den Kompetenzbereich "Wirtschaftliche und energierechtliche Fragen", der sich mit den wirtschaftlichen Optimierungspotentialen bei der Bereitstellung von Systemdienstleistungen befasst und untersucht, welche (datenschutz-)rechtlichen Restriktionen zu beachten und welche Anpassungen des Ordnungsrahmens erforderlich sind.

Das efzn ist ein gemeinsames wissenschaftliches Zentrum der Leibniz Universität Hannover, der TU Clausthal, der Carl von Ossietzky Universität Oldenburg und der Georg-August-Universität Göttingen.