Im Forschungsprojekt „Fühler im Netz“ werden neue kostengünstige Wege bei der Zustandsanalyse von Verteilnetzen und angeschlossenen Anlagen entwickelt. Hierbei werden Frequenzanalysen der Breitband-Powerline-Datenübertragung zur kontinuierlichen Netzzustandserfassung sowie zur Detektion von Anlagen- und Netzstörungen genutzt. Das Projekt unter Führung der Power Plus Communications AG mit einem Gesamtbudget von ca. 2,5 Mio. EUR wird im Rahmen der Initiative „Zukunftsfähige Stromnetze“ vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) gefördert. Projektpartner sind die Energieversorgung Leverkusen GmbH & Co. KG (EVL), die Nexans Power Accessories Germany GmbH und die Bergische Universität Wuppertal.

Im Gegensatz zu den Transportnetzen werden die Betriebszustände der Energieverteilnetze im Nieder- und Mittelspannungsbereich bisher kaum kontinuierlich überwacht. Mit der stark wachsenden Anzahl dezentraler Anlagen im Verteilnetz steigt der Bedarf für aktive Steuerung und kontinuierliche Überwachung, um die Versorgungssicherheit und Effizienz weiterhin zu gewährleisten. Der Netzzustand kann derzeit oft nur mittels teurer Messverfahren punktuell und in Momentaufnahmen erfasst werden. Das Erkennen von schleichenden Veränderungen der Kabeleigenschaften oder von Anlagendefekten bei Kundenanlagen (z. B. EEG-Anlagen, Speicher, Steuerungen) ist sehr schwierig und erfolgt daher meist zu spät.

Solche Störungen und Netzzustandsänderungen sind jedoch auch aus den Hochfrequenzeigenschaften des Netzes für die Datenübertragung mittels Breitband-Powerline-Technologie (BPL-Technologie) ablesbar. BPL wird zurzeit im Rahmen der Einführung von Messsystemen und dezentraler Regeltechnik in vielen Verteilnetzen eingesetzt. „BPL stellt eine attraktive Kommunikationstechnologie für Intelligente Stromnetze dar, denn mit BPL wachsen Stromversorgungs- und Telekommunikationsnetze intelligent zusammen“, erklärt Prof. Dr.-Ing. Markus Zdrallek von der Bergischen Universität Wuppertal.

Bei der Energieversorgung Leverkusen wird BPL im Rahmen eines Smart-Meter-Pilotprojekts schon seit 2009 erfolgreich als Kommunikationsweg eingesetzt. In den letzten Jahren fiel dabei auf, dass es eine starke Korrelation zwischen den Störinformationen und den im BPL-Netzwerk-Management-System erfassten Daten gibt. „Für das Management der Datenübertragung analysiert Breitband-Powerline permanent die Signalübertragung zwischen den einzelnen BPL-Modems im Stromnetz. Im Projekt „Fühler im Netz“ werden wir diese Informationen gemeinsam analysieren, um Rückschlüsse auf den Zustand der Kabel und Anlagen zu gewinnen“, fasst Dr.-Ing. Ulrik Dietzler (technischer Geschäftsführer der EVL) die Projektidee zusammen. „Ergänzt um Daten aus breit im Netz verteilten Sensoren erzeugen wir so ein umfassendes Zustandsbild und können Netz- und Anlagenstörungen frühzeitig erkennen. Wenn uns gelingt, was wir uns vorgenommen haben, dann erhalten wir eine einfache und sehr preiswerte Zustandsanalyse für die zukünftigen Stromnetze.“

Im Forschungsprojekt „Fühler im Netz“ werden neue kostengünstige Wege bei der Zustandsanalyse von Verteilnetzen und angeschlossenen Anlagen entwickelt. Hierbei werden Frequenzanalysen der Breitband-Powerline-Datenübertragung zur kontinuierlichen Netzzustandserfassung sowie zur Detektion von Anlagen- und Netzstörungen genutzt. Das Projekt unter Führung der Power Plus Communications AG mit einem Gesamtbudget von ca. 2,5 Mio. EUR wird im Rahmen der Initiative „Zukunftsfähige Stromnetze“ vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) gefördert. Projektpartner sind die Energieversorgung Leverkusen GmbH & Co. KG (EVL), die Nexans Power Accessories Germany GmbH und die Bergische Universität Wuppertal.

Im Gegensatz zu den Transportnetzen werden die Betriebszustände der Energieverteilnetze im Nieder- und Mittelspannungsbereich bisher kaum kontinuierlich überwacht. Mit der stark wachsenden Anzahl dezentraler Anlagen im Verteilnetz steigt der Bedarf für aktive Steuerung und kontinuierliche Überwachung, um die Versorgungssicherheit und Effizienz weiterhin zu gewährleisten. Der Netzzustand kann derzeit oft nur mittels teurer Messverfahren punktuell und in Momentaufnahmen erfasst werden. Das Erkennen von schleichenden Veränderungen der Kabeleigenschaften oder von Anlagendefekten bei Kundenanlagen (z. B. EEG-Anlagen, Speicher, Steuerungen) ist sehr schwierig und erfolgt daher meist zu spät.

Solche Störungen und Netzzustandsänderungen sind jedoch auch aus den Hochfrequenzeigenschaften des Netzes für die Datenübertragung mittels Breitband-Powerline-Technologie (BPL-Technologie) ablesbar. BPL wird zurzeit im Rahmen der Einführung von Messsystemen und dezentraler Regeltechnik in vielen Verteilnetzen eingesetzt. „BPL stellt eine attraktive Kommunikationstechnologie für Intelligente Stromnetze dar, denn mit BPL wachsen Stromversorgungs- und Telekommunikationsnetze intelligent zusammen“, erklärt Prof. Dr.-Ing. Markus Zdrallek von der Bergischen Universität Wuppertal.

Bei der Energieversorgung Leverkusen wird BPL im Rahmen eines Smart-Meter-Pilotprojekts schon seit 2009 erfolgreich als Kommunikationsweg eingesetzt. In den letzten Jahren fiel dabei auf, dass es eine starke Korrelation zwischen den Störinformationen und den im BPL-Netzwerk-Management-System erfassten Daten gibt. „Für das Management der Datenübertragung analysiert Breitband-Powerline permanent die Signalübertragung zwischen den einzelnen BPL-Modems im Stromnetz. Im Projekt „Fühler im Netz“ werden wir diese Informationen gemeinsam analysieren, um Rückschlüsse auf den Zustand der Kabel und Anlagen zu gewinnen“, fasst Dr.-Ing. Ulrik Dietzler (technischer Geschäftsführer der EVL) die Projektidee zusammen. „Ergänzt um Daten aus breit im Netz verteilten Sensoren erzeugen wir so ein umfassendes Zustandsbild und können Netz- und Anlagenstörungen frühzeitig erkennen. Wenn uns gelingt, was wir uns vorgenommen haben, dann erhalten wir eine einfache und sehr preiswerte Zustandsanalyse für die zukünftigen Stromnetze.“

Als Folge der Energiewende wird es beispielsweise deutlich mehr dezentrale Stromerzeuger geben, etwa durch Photovoltaik-Anlagen. Darauf ist das klassische Stromnetz nicht ausgerichtet – es ist lediglich eindimensional angelegt: Die Energie fließt von einem zentralen Erzeuger zum Verbraucher. Das ist wie bei einem großen Fluss, der nur in eine Richtung von Schiffen befahren werden darf. In Zukunft wird es jedoch innerhalb des Netzes zahlreiche Energiebewegungen geben – wie bei einem großen Fluss, der in mehrere Richtungen befahren werden kann. Um das möglich zu machen, braucht es entweder einen Ausbau des Netzes oder ein intelligentes Regelsystem.

„Netzausbau ist aufwendig und langwierig. Bestehende Kapazitäten auszunutzen verspricht daher in vielen Fällen sinnvoller zu sein“, sagt Dr. Ulrik Dietzler. „Dazu ist die Kenntnis des aktuellen Netzzustandes und eine intelligente Ansteuerung erforderlich.“ Seit Sommer 2012 hat die EVL dafür in einem Teil von Leverkusen-Bürrig das System iNES erfolgreich getestet.

iNES ist das erste nachhaltige dezentrale Netzführungssystem, mit dem elektrische Zustände in einem Ortsnetz transparent abgebildet werden können: Der Verbrauch, die Speicherung und das Einspeisen von Energie können so beobachtet und intelligent gesteuert werden. Das funktioniert über die Messung und Analyse von Daten innerhalb eines bestehenden Stromnetzes. Dadurch wird das Netz zum einem „Smart Grid“, einem intelligenten Ortsnetz.

Energieeffizienz, Energiespeicher, Intelligente Netze: das sind die Stichworte der Energiewende. Einen Beitrag zur energetischen Zukunft leisten auch intelligente Zähler, die beim Endverbraucher installiert werden. Diese Smart Meter ermöglichen die genaue Kontrolle des eigenen Energiebedarfs und liefern dem Nutzer wertvolle Hinweise zur Optimierung seines Verbrauchs.

Direkt am Zähler, im Internet oder über ein Smartphone werden die Daten ersichtlich und können schnell und komfortabel eingesehen werden. So lassen sich beispielsweise stand-by-Geräte schnell identifizieren. Vergleichbare Möglichkeiten entstehen für Gas, Wasser und Fernwärme. So wird deutlich, welche Einsparpotentiale im eigenen Haushalt vorhanden sind und abgerufen werden können. Dadurch sparen die Verbraucher nicht nur Energie, sondern bares Geld.

Auch die Energieversorger profitieren von diesen Informationen, die ihnen künftig anonymisiert über das bereits vorhandene Stromnetz zur Verfügung gestellt werden. Sie ermöglichen beispielsweise neue Wege der Stromsteuerung, die im Zusammenhang mit einem intelligenten Netz (Smart Grid) eine wichtige Rolle für das Gelingen der Energiewende spielen wird.

Die Installation der Smart Meter ist durch den Gesetzgeber vorgeschrieben und wird künftig für alle Neubauten, umfassenden Renovierungen von Altbauten und Großverbraucher mit über 6.000 kW/h Verbrauch pro Jahr durchgeführt. Die Energieversorgung Leverkusen (EVL) hat diesen Trend frühzeitig erkannt und konnte durch zwei Pilotprojekte in den Bereichen Rüttersweg und Bullenwiese wertvolle Erkenntnisse gewinnen. Diese sind direkt in das Smart-Grid-Projekt iNES geflossen und machen die EVL so zu einem Vorreiter auf diesem Gebiet.