Für ein intelligentes Stromnetz

Patrick Brückner hat bei der SWTE Netz Masterarbeit zum digitalen Verteilnetz geschrieben

Tecklenburger Land, 28.10.2022. Der offizielle Titel seiner Masterarbeit klingt kompliziert. Dennoch kann Patrick Brückner sehr einfach beschreiben, worum es in seiner wissenschaftlichen Abschlussarbeit geht. „Es geht um intelligente Stromnetze“, sagt der 28-Jährige Rheinenser. In den vergangenen Monaten hat der Student der Elektrotechnik / Schwerpunkt Energietechnik seine Masterarbeit unter dem Dach der SWTE Netz geschrieben. Dabei unterstützt er die Netzgesellschaft der Stadtwerke Tecklenburger Land, Daten über den Zustand des Stromnetzes in Echtzeit zu sammeln und für unterschiedlichste Prozesse nutzbar zu machen. Kurzfristig geht es um Möglichkeiten, das Stromnetz zu überwachen und zu steuern. Langfristig erlaubt eine gute Datengrundlage eine passgenaue Weiterentwicklung des Stromnetzes für sich wandelnde Bedarfe.

Ein Beispiel: Gab es früher allein Abnehmer von Strom, sorgen heutzutage zahlreiche Erzeugungsanlagen und Abnehmer zugleich für eine wechselnde Energieflussrichtung. Im Zuge der Energiewende sorgen die stark wachsende Anzahl von Ladestationen, Wärmepumpen und Einspeiseanlagen für große Herausforderungen innerhalb des Verteilnetzes. Zusätzlich wirkt die aktuelle Energiekrise wie eine Art Beschleuniger für die Verstromung des Wärmesektors. Prognosen darüber, wann welche Mengen im Stromnetz zu erwarten sind oder zur Verfügung stehen müssen, gewinnen an Bedeutung. „Deshalb ist es sinnvoll, aussagekräftige Daten zur Einspeisung und Stromentnahme zu sammeln“, sagt der Masterrand.

Auswahl von Hard- und Software

Im ersten Schritt hat sich Patrick Brückner mit der nötigen Hardware und Software zur Datenermittlung beschäftigt. „Er hat Systeme verglichen und bei der Auswahl zum Beispiel der Mess-Sensorik und Fernwirktechnik geholfen“, sagt Bernd Rudde, der die Abteilung Planung und Dokumentation bei der SWTE Netz leitet und den Masteranden im Zuge des Projektes „Smart Grid“ begleitet hat.

Digitalisierung einer Ortsnetzstation

Im zweiten Schritt hat der Masterand – als eine Art Pilotprojekt – eine Ortsnetzstation in Recke mit der ausgewählten Messtechnik ausgestattet und die gesammelten Daten ausgewertet. Um die technischen Möglichkeiten vollends auszuschöpfen, muss in Zukunft die Kommunikation zwischen den einzelnen Systemen hergestellt werden. Patrick Brückner: „Es wäre wünschenswert, wenn zum Beispiel die Daten von Wallboxen, PV-Anlagen oder anderer Kundenanlagen direkt einfließen. Dann weiß man immer genau, welche Leistung wo zur Verfügung steht oder benötigt wird.“ Das ist aber noch Zukunftsmusik. Trotzdem liefert die Station in Recke schon jetzt ein genaues Bild, was sich im Stromnetz so tut. „Man muss wissen, was im Netz los ist, um den Herausforderungen gewachsen zu sein“, sagt Patrick Brückner. Heute hätten Netzbetreiber nur eine Möglichkeit, um die Leistungsfähigkeit ihres Netzes zu verbessern: „Mehr Kapazitäten schaffen, mehr Kabel verlegen.“ Die Digitalisierung biete aber zusätzliche Möglichkeiten durch eine intelligente Steuerung der Energiemengen.

Genauere Planung

Wie wertvoll eine gute Datenlagen für das Stromverteilnetz ist, erklärt der Masterand an einigen Beispielen. „Auf einer guten Datengrundlage können Planer die Netze schneller und genauer auslegen. Man kann die Belastung der Betriebsmittel und die Instandhaltungsplanung optimieren. Im Energiemanagement werden Prognosen über zu erwartende Mengen einfacher“, so Patrick Brückner. Auch für die komplizierten Abrechnungsprozesse innerhalb des Energiemarktes bietet ein digitalisiertes Stromnetz große Vorteile, wenn zum Beispiel der Strompreis tagesaktuell weitergegeben werden kann.

Wertvolle Forschungsarbeit

Was Patrick Brückner im Rahmen seiner Masterarbeit herausgefunden hat, hat er unter dem Titel „Möglichkeiten und Herausforderungen der Transformation zum intelligenten Verteilnetz auf Basis eines effizienten und zuverlässigen Systembetriebs: Eine Analyse, dargestellt am Beispiel der SWTE Netz GmbH & Co. KG“ zusammengefasst. Als Unternehmen schätzt die SWTE Netz die Zusammenarbeit mit dem wissenschaftlichen Nachwuchs sehr. „Für uns als Netzbetreiber bringen die umfangreichen Datenanalysen und Prognosen in der Masterarbeit wertvolle Erkenntnisse, die schon heute in unsere praktische Arbeit einfließen“, sagt Bernd Rudde. „Unser Ziel ist es, unseren Digitalisierungsgrad im Verteilnetz stark und schnell auszubauen.“ Das hat Patrick Brückner während seiner Masterarbeit sehr deutlich erlebt. „Das ist eine Riesen-Aufgabe und eine Riesen-Verantwortung auch für mich gewesen. Natürlich entscheiden am Ende die Verantwortlichen der SWTE Netz. Aber als Masterrand gebe ich eine wichtige Prognose ab.“

BU: Im Rahmen seiner Abschlussarbeit hat Patrick Brückner eine Ortsnetzstation in Recke mit einer speziellen Hard- und Software zur Digitalisierung des Stromnetzes ausgestattet.