„Der Wiederaufbau des Stromnetzes nach einem Blackout ist technisch anspruchsvoll und muss über viele Stromanlangen hinweg koordiniert werden. Die zunehmende Anzahl an Photovoltaik-, Wind- und Kleinwasserkraftanlagen macht das Netz einerseits komplexer, andererseits sind sie zunehmend ‚schwarzstartfähig‘. Das heißt, sie können unabhängig vom Stromnetz wieder in Betrieb gehen.“ So beschreibt die Salzburg Research Forschungsgesellschaft die Ausgangslage für das Projekt „STARS – Schwarz Start Algorithmen durch Resiliente Satellitenkommunikation“. In einer Kooperation mit dem AIT Austrian Institute of Technology und der Universität Passau sollen Möglichkeiten erkundet werden, den Schwarzstart mithilfe von Satelliten zu koordinieren.
Derzeit findet der Wiederaufbau des Netzes nach einem großflächigen Ausfall in der Regel über telefonische Abstimmung statt, bei der zunächst einer oder einige wenige Netzbereiche mit den dort befindlichen Kraftwerken hochgefahren und synchronisiert werden. Nach und nach kommen dann nicht schwarzstartfähige Teilsysteme hinzu. Je nachdem, wie gut dies funktioniert, kann es – mit entsprechenden Schäden und Problemen – sehr lange dauern, bis das Gesamtnetz wieder steht.
Relativ kleine, dezentrale Anlagen bieten hierbei theoretisch gute Möglichkeiten, weil sie grundsätzlich unabhängig vom Netz wieder hochfahren können. Aktuell sind diese Möglichkeiten allerdings noch nicht voll nutzbar. „Zwar steigen die Anforderungen bezüglich ‚grid-forming‘-Funktionalität für verteilte Erzeugung und hierzu gehört prinzipiell auch die Schwarzstartfähigkeit“, so Salzburg Research. „Jedoch ist die Leistung und Überlastfähigkeit von Wechselrichtern begrenzt. Somit ist eine Koordinierung zwischen mehreren Geräten erforderlich, da eine einzelne kleinere Anlage nicht in der Lage ist, einen wesentlichen Teil des Netzes wieder hochzufahren.“
Für diese Koordination wiederum stellt sich das Problem, dass bei einem längeren, flächendeckenden Netzausfall auch die nötigen Kommunikationseinrichtungen ausfallen. Hier kommen die Satelliten ins Spiel, genauer: Erdtrabanten in niedrigen Umlaufbahnen (Low Earth Orbit, LEO). Sie selbst sind autark, und für die Kommunikation könnte ein System entworfen werden, bei dem nur wenige Endpunkte eine – mit Speichern zu gewährleistende – Stromversorgung benötigen. Im STARS-Projekt wird nun ein Simulationsmodell von Strom- und Kommunikationsnetz aufgebaut. Hierfür werden Erfahrungen aus dem kommerziellen Betrieb von LEO-Satelliten genutzt. Das Projekt soll somit „quantifizierte Erkenntnisse als Entscheidungsgrundlagen zu der Frage erarbeiten, ob eine Schwarzstartkoordination kleiner Anlagen über Satellitenkommunikation möglich und sinnvoll ist.“
Erste Messungen, so Christof Brandauer, Leiter des Forschungsprojekts bei Salzburg Research, seien vielversprechend: „Die LEO-Satelliten bieten eine sehr stabile Kommunikation mit wenigen Paketverlusten und geringen Verzögerungszeiten kleiner 50 Millisekunden.“ Die Forscher sind zuversichtlich, das Potenzial der vielen dezentralen Stromerzeuger nutzen zu können: „Photovoltaik und Windenergieanlagen“, so Brandauer, „bieten gepaart mit Satellitenkommunikation neue Möglichkeiten für eine schnellere Wiederherstellung des Stromnetzes.“
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