Digitalisierung in Kombination mit einem innovativen Netzregler sichert stabile Stromversorgung
In Borchen-Etteln wird aktuell ein wichtiger Baustein für die Energieversorgung der Zukunft gesetzt. Es handelt sich um eine „Digitale Ortsnetzstation mit Multifunktionalem Energie- und Leistungs-Server (DigOS-MELS)“. Westfalen Weser (WW) erprobt in Kooperation mit der Fachhochschule Südwestfalen unter Realbedingungen neue Funktionen für elektrische Energienetze, die einen hohen Anteil dezentraler und stark schwankender Stromerzeuger haben. Der in der digitalen Ortnetzstation integrierte neuartige Netzregler ist für den Verteilnetzbetreiber WW eine innovative Lösung zur lokalen und effektiven Stabilisierung der Nieder- und Mittelspannungsnetze.

Der Anteil der regenerativen Energien am Endverbrauch im Netzgebiet von WW lag im Jahr 2021 bereits bei 50 %. Schon heute speisen ca. 43.000 EEG-Anlagen (Wind, PV, Biomasse) ihren Strom in das Verteilnetz von WW ein. „Dadurch wird bereits heute der Betrieb unserer Netze immer komplexer und macht Investitionen in die Infrastruktur zwingend notwendig. Durch die hohe Anzahl dezentraler Stromerzeuger sowie die starke Zunahme von Elektroautos und elektrischen Wärmepumpen ist die gezielte lokale Steuerung von Stromflüssen in den Verteilnetzen eine zentrale Aufgabe für uns als Gestalter der Energiewende. Die Digitalisierung in Kombination mit modernster Leistungselektronik ist ein Schlüssel zur Bewältigung dieser neuen systemtechnischen Herausforderung. Nur mit derartigen innovativen Lösungen für eine nachhaltige und sichere Versorgung lässt sich die Energiewende zukünftig umsetzen,“ so fasst Andreas Speith, Geschäftsführer bei Westfalen Weser, die Herausforderungen für den Verteilnetzbetreiber zusammen.

Hohe Dichte von Photovoltaik in Borchen-Etteln

Die Dichte der netzgekoppelten PV-Anlagen ist im Ortsnetz von Etteln besonders hoch. Auf einen Haushalt entfällt eine überdurchschnittlich hohe installierte PV-Leistung von rd. 6,9 Kilowatt. „Im Sinne der Energiewende möchten wir den jetzt schon erreichten hohen Stromanteil aus erneuerbaren Energien weiter ausbauen. Die zukünftige dezentrale Stromerzeugung findet zu einem Großteil auf der Nieder- und Mittelspannungsverteilnetzebene statt. Aus diesem Grund müssen neue technische Lösungen zur Erbringung von Systemdienstleistung auf diesen Netzebenen zur Frequenzregelung und Spannungshaltung durch den Verteilnetzbetreiber etabliert werden. Nur damit sind auch in Zukunft Netzstabilität und Versorgungssicherheit weiterhin gewährleistet. Mit dem gemeinsamen Forschungsprojekt DigOS-MELS mit der Fachhochschule Südwestfalen wollen wir sicherstellen, dass die elektrische Energieversorgung auch in Zukunft in der bisherigen Qualität erfolgt“, erläutert Andreas Speith.

Langjährige Forschung der FH SWF wird in Etteln in die Praxis überführt

Der Wissenschaftspartner ist die Fachhochschule Südwestfalen, Abteilung Soest. Entwickelt wurde dieser hoch-innovative Systemansatz unter Leitung von Prof. Dr.-Ing. Egon Ortjohann im Fachgebiet Energieversorgung. „Die Kraftwerks- und Netzfunktionen für einen stabilen und sicheren Netzbetrieb werden mit der digitalen Ortnetzstation lokal bereitgestellt. Hierzu ist die Ortsnetzstation mit einer digitalen Niederspannungsverteilung zur Messung der elektrischen Netzgrößen sowie einem leistungselektronischen Netzregler in Verbindung mit einem elektrischen Batteriespeicher ausgerüstet. Zudem kann der Netzregler die Spannungs- und Stromqualität verbessern“, erläutert Prof. Ortjohann das innovative Innenleben der digitalen Ortsnetzstation. „Die eingesetzte Technologie basiert auf modernster Mikroelektronik und digitaler Automatisierungstechnik, die sich durch den gesamtheitlichen Systemansatz einfach und schnell in die Verteilnetze integrieren lassen. Mit dem Forschungsprojekt werden zukunftsrelevante wissenschaftliche Erkenntnisse in die Praxis des Netzbetriebs bei Westfalen Weser überführt. Der in dem Forschungsprojekt verfolgte Ansatz einer digitalen Ortsnetzstation mit Kraftwerks- und Netzfunktionen wird zukünftig einen wichtigen Beitrag zur Energiewende leisten“, so Prof. Ortjohann.

Innovationsprojekt der Digitalen Modellregion OWL

Das Projekt DigOS-MELS ist innerhalb der Förderinitiative „Digitale Modellregion“ des Landes NRW angesiedelt. Mit einer Laufzeit von vier Jahren und einem Projektvolumen von rund zwei Millionen Euro, wovon das Land NRW ca. 1,2 Million Euro trägt, gehört der technische Ansatz einer digitalen Ortsnetzstation zu den herausragenden Projekten innerhalb der Modellregion OWL, in der die Stadt Paderborn die Leitkommune ist. Eine Besonderheit ist hier die grenzübergreifende Kooperation zweier Institutionen aus den Regierungsbezirken Detmold (WW) und Arnsberg (Fachhochschule Südwestfalen, Abt. Soest).