Effizienteres Stromnetz mit neuen Reglern

Bis 2050 soll die Stromv­ersorgung in Deutschland zu achtzig Prozent aus erneuer­baren Energien stammen – das sieht der Plan der Bundes­regierung vor. Ein großer Teil davon wird in Nieder­spannungs­netze einge­speist, um Haushalte mit Energie zu versorgen. Aller­dings könnte es in naher Zukunft durch die Zunahme von Elektro­autos zu einer Über­lastung dieser Netze kommen. Zusammen mit Industrie­partnern hat Ingenieur Stefan Lang an der Technischen Univer­sität Kaisers­lautern einen Netzregler entwickelt, der den Strom­fluss misst und gegensteuert, wenn sich der Bedarf in verschie­denen Leitungen ändert. Die Technik ist kosten­günstig und kann einfach in vorhan­dene Nieder­spannungs­netze eingebaut werden.

Der Strom aus unseren Steck­dosen kommt zum Großteil aus Nieder­spannungs­netzen. „Sie machen rund 65 Prozent des insgesamt 1,8 Millionen Kilometer langen Strom­netzes in Deutschland aus“, sagt Stefan Lang. Für diese Netze gilt: Die Spannung darf einen bestimmten Wert nicht über­schreiten, 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“, fährt er fort. In der Folge könnten Strom­leitungen überlastet werden, schlimmsten Falls Schaden nehmen und somit der Stromfluss zum Erliegen kommen. Und immer mehr Strom in Nieder­spannungs­netzen stammt von Photo­voltaik­anlagen, die ihren Strom jedoch nur tagsüber ein­speisen können, wenn er produziert wird. Durch Elektro­autos könnte der Bedarf jedoch in den kommenden Jahren deutlich steigen, vor allem in der zweiten Tages­hälfte, wenn Auto­besitzer ihre Wagen zu Hause am Netz aufladen. „Für die Strom­netze stellt dies eine zusätz­liche Belastung dar“, sagt Lang. „Bislang gab es für diese Szenarien noch keine Lösungen.“

An einer solchen hat der Ingenieur im Rahmen seiner Promotion gear­beitet. Im Fokus standen dabei vermaschte Netze, bei denen der Strom ringförmig fließt und Netzwerk­knoten miteinander verbunden sind. Sie versorgen unter anderem Wohn­gebiete mit Strom. Gemeinsam mit Partnern aus der Industrie hat Lang einen Netz­regler entwickelt, der die Strom­verteilung automatisch im Blick hat. „An verschie­denen Punkten misst der Regler den Strom in den verschie­denen Leitungen“, erklärt der Ingenieur die Technik. „Er ermittelt, wie viel Strom in welchen Leitungen fließt, regelt den Strom­fluss und steuert gegen, wenn zum Beispiel in einer Leitung mehr Strom fließt, als diese führen darf.“

Das Besondere dabei: Es kommt konven­tionelle Transformator­technik zum Einsatz, die sich leicht in vorhandene Verteiler­schränke einbauen lässt. Gemeinsam mit dem Energie­technikunter­nehmen Walcher hat Lang einen Proto­typen gebaut und ihn auf dem Kaisers­lauterer Campus getestet. Auch einen ersten Einsatz in einem Stromnetz in der Nähe von Landau hat die Technik erfolg­reich absol­viert.

TUK / JOL