Von Jahr zu Jahr fließt in Deutschland tagsüber mehr Strom aus Photovoltaik-Anlagen in die Niederspannungsnetze. Künftig werden darüber hinaus immer mehr Elektroautos ihren Strom aus demselben Netz ziehen. Stromnetze geraten so immer mehr an die Belastungsgrenze. Der Ingenieur Stefan Lang hat sich für seine Promotion am Lehrstuhl für Energiesysteme und Energiemanagement an der Technischen Universität (TU) Kaiserlautern mit der Überlastung der Niederspannungsnetze beschäftigt. Denn bislang fehlten für diese Szenarien die Lösungen, sagt er.
Gemeinsam mit Industriepartnern hat Lang einen Netzregler entwickelt, der die Stromverteilung automatisch im Blick hat. An dem vom Bundeswirtschaftsministerium geförderten Projekt „Flexibler Ortsnetz Spannungs- und Wirkleistungs-Regler (FLOW-R)“ waren neben der TU Kaiserslautern und Energietechnikunternehmen Walcher auch der Energieversorger Pfalzwerke und das Technikunternehmen Power Plus Communications beteiligt. Im Fokus standen dabei sogenannte vermaschte Netze, bei denen der Strom ringförmig fließt und Netzwerkknoten miteinander verbunden sind. „Mit dem Netzregler wirken wir im Grunde den physikalischen Gesetzmäßigkeiten entgegen und verschieben die Leistung aus beispielsweise Photovoltaik-Anlagen in weniger belastete Leitungen innerhalb des Netzes“, erklärt Lang auf Nachfrage von pv magazine. „Auf diese Weise begrenzen wir die Ströme in einer Leitung und somit deren thermische Belastung.“
Der Regler messe an unterschiedlichen Punkten in verschiedenen Leitungen den Strom. Er regelt den Stromfluss und steuert gegen, wenn zum Beispiel in einer Leitung mehr Strom fließt, als diese führen darf, wie der Ingenieur erklärt. Das Besondere: Der Netzregler funktioniere mit konventioneller Transformatortechnik, die sich leicht in vorhandene Verteilerschränke einbauen ließe. Durch diese kostengünstige Variante soll der Bau zusätzlicher Leitungen möglichst vermieden werden.
Auch für Niederspannungsnetze gilt, dass die Spannung einen bestimmten Wert nicht überschreiten darf, da ansonsten Geräte wie Computer oder Kaffeemaschinen Schaden nehmen können. „Hinzu kommt die thermische Belastung, zu der es kommen kann, wenn zu viel Strom fließt“, sagt Lang. Im schlimmsten Fall können so auch die Leitungen Schaden nehmen und der Stromfluss zum Erliegen kommen.
Gemeinsam mit Walcher hat Lang einen Prototyp gebaut und ihn auf dem Kaiserslauterer Campus getestet. Auch einen ersten Einsatz in einem Stromnetz in der Nähe von Landau habe die Technik erfolgreich absolviert. Für seine Arbeit mit dem Titel „Konzeption einer Spannungs- und Wirkleistungsreglung für vermaschte Niederspannungsnetze“ hat der Lang kürzlich den 2. Preis der Stiftung Energie & Klimaschutz erhalten.
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Die Dissertation kann man sich hier herunterladen:
https://www.energieundklimaschutzbw.de/praesentationen-und-beitraege-energiecampus-2017/