Energieinformatik

Forschung

Die elektrische Energieversorgung steht vor großen Veränderungen, ausgelöst auf Erzeugerseite durch die zunehmende Integration dezentral verfügbarer und vor allem erneuerbarer Energien – insbesondere solcher mit schwankender Einspeisung – und auf Verbraucherseite durch die mögliche und notwendige Steuerung von Verbrauchsanlagen, da besonders Photovoltaik und Windenergieanlagen ihre Leistung abhängig von meteorologischen Einflüssen in die Netze einspeisen, was meist nicht mit den Lastprofilen oder Verbrauchsprozessen korreliert. Das Verschieben von Betriebszyklen einzelner Verbraucher und Geräte in solche regenerative Überversorgungssituationen ist nur eine Möglichkeit, dieses Ungleichgewicht auszugleichen.

Zukünftige intelligente Energieversorgungssysteme, sogenannte „Smart Grid“, werden geprägt durch die steigende Zahl aktiver Komponenten, die den Verbrauch und die Erzeugung elektrischer Energie überwachen und im laufenden Betrieb aufeinander abstimmen sollen. Angefangen beim digitalen Stromzähler im Haushalt, über dezentrale Erzeuger und regelbare Verbraucher bis hin zu Prognose- und Überwachungssystemen: überall sollen „smarte“, IT-gestützte, standardkonforme und durchgängig vernetzte Komponenten untereinander standardisierte Informationen austauschen und selbstständig ihre Prozesse aufeinander abstimmen und optimieren.

Mit steigender Zahl aktiver Komponenten und Akteure in Smart Grids erhöht sich die Komplexität des zu optimierenden Gesamtsystems. Eine Betriebsoptimierung, die bislang integriert und zentral durchgeführt werden konnte, wird zunehmend schwieriger und ist schon jetzt im laufenden Betrieb in vielen Bereichen nicht mehr zu bewältigen. Die Selbstorganisation in natürlichen verteilten Systemen soll hier als Vorbild für ein dezentrales Energiemanagement dienen, in dem sich autonome Softwareagenten untereinander koordinieren und auf diese Weise einen optimalen Betrieb des Gesamtsystems erreichen.

Die steigende Zahl dezentraler Erzeuger erfordert zwangsläufig eine höhere Anzahl aktiver schutz- und leittechnischer Komponenten sowohl auf Anlagenseite als auch innerhalb der bestehenden Netzinfrastruktur um notwendige Schutz- und Steuerungsfunktionen für die Versorgungssicherheit in den Netzen zu gewährleisten. Hier sind einerseits das zuverlässige Erkennen und die rechtzeitige Reaktion auf Fehlerarten unterschiedlicher Dringlichkeit (Kurzschlüsse, Versorgungsinstabilitäten etc.) notwendig. Andererseits ist eine kontinuierliche Rekonfiguration der verbauten Schutzsysteme auf aktuelle Versorgungskonfigurationen erforderlich, um Fehlauslösungen aufgrund unvorhersehbarer Situationen zu vermeiden.