Multi-Level-Testumgebung zur Untersuchung von Smart Grid-Systemen

• Fachliche Zuordnung: Elektrische Energiesysteme, Power Management, Leistungselektronik, elektrische Maschinen und Antriebe
• Förderung: Förderung seit 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 514287783

Ein grundlegender Baustein für eine drastische Reduktion der CO2-Emissionen ist die Transformation des Energiesystems. Der Betrieb der elektrischen Verteilnetze konnte sich bisher auf Überwachung und Steuerung der Hochspannungsnetze und der HS/MS Umspannwerke beschränken. In den Mittel- und Niederspannungsnetzen waren weder Messungen noch aktive Betriebsführung notwendig. Die Einführung dezentraler regenerative Energiesysteme verbunden mit der Nutzung von Strom für E-Mobilität und Wärmepumpen ist mit einer hohen Gleichzeitigkeit der Netzbelastung verbunden und führt zu einer Überlastung bestehender Verteilnetze. Eine Alternative und notwendige Ergänzung zum klassischen Netzausbau ist der Aufbau von Smart Grids als Grundlage für einen wissensbasierten Netzbetrieb. Die Smart Grids Forschungsgruppe der Technischen Hochschule Ulm konzentrierte sich bisher im Smart Grid Labor auf die Netzintegration hoher Anteile von Solarstrom und die Steuerbarkeit von Einspeisern und flexiblen Lasten. Der Aufbau eines wissensbasierten Netzbetriebs mit einem Smart Grid erfolgte auf der Basis der Smart Meter Infrastruktur und klassischer Leittechnik. Die Transformation des Energiesystems auf der Basis dezentraler Energiequellen und lokaler Speicher eröffnet jedoch neue Möglichkeiten einer sicheren Energieversorgung durch den Aufbau eines zellulären Energiesystems, welche über die reine Netzintegration hinausgehen. Die geplanten Investitionen in den Ausbau des Smart Grid Labors der THU zu einer Multi Level Testumgebung für Smart Grid Systeme zielen auf die Entwicklung und den stufenweisen Test der Smart Grid Infrastruktur für den grundlegenden Aufbau zellulärer Strukturen eines dezentralen Energiesystems ab. Der Aufbau der Multi Level Test von Smart Grid Systemen für das Smart Grid Labor der THU basiert auf drei sich gegenseitig ergänzenden Ebenen: Der Ausbau der Simulationsebene umfasst den Aufbau eines High Performance Computing Systems zur gleichzeitigen Analyse des elektrischen Verhaltens und der Kommunikation und Interaktion der Komponenten zur realitätsnahen Bewertung dezentral ausgeführter Algorithmen. Der Ausbau der Laborebene umfasst die Investition in ein Smart Grid Operation Center sowie die Erweiterung der Messsysteme. Mit der Laborebene wird der Reifegrad von Smart Grid Komponenten für den Einsatz in zellulären Systemen erhöht. Der Feldtest stellt die dritte Ebene der Multi Level Testumgebung dar. Auf dem THU Campus wird das Energiesystem um einen micro-grid-controller inkl. Schwarzstartfähigkeit erweitert, sowie Testsysteme für bidirektionales Laden von E-Fahrzeugen integriert. Im Smart Grids Testgebiet Hittistetten wird die zelluläre Kommunikation auf der Basis des 450 MHz Netzes mit der Smart Meter Infrastruktur in drei Ortsnetzen ausgebaut und erprobt.

• DFG-Verfahren: Großgeräteinitiative
• Großgeräte: Gateway-Administrationssystem ; Netzsynchronisationssteuerung ; Rechencluster ; Smart Grid Operation Platform
• Gerätegruppe: 2660 Netzmodelle und Modellanlagen ; 7030 Dedizierte, dezentrale Rechenanlagen, Prozeßrechner
• Antragstellende Institution: Technische Hochschule Ulm
• Leiter: Professor Gerd Heilscher