RESIST – Resiliente Stromnetze für die Energiewende

Das Projekt »RESIST« befasst sich mit der der Resilienz des Stromnetzes, die im Rahmen des strukturellen Wandels durch die Energiewende zunehmend kritischer wird. Dies ist zum einen durch die Zunahme von Extremwetterereignissen als Folge des Klimawandels relevant, aber auch durch die Gefahren von Cyber- angriffen und physischen Sabotagen, aber letztlich auch durch die fortschreitende Dezentralisierung und Digitalisierung der Stromerzeugung von zentraler Bedeutung. Die Resilienz des Stromnetzes beschreibt hierbei, inwieweit die Stromversorgung vor, während und nach einer Störung aufrechterhalten werden kann.

Von zentraler technischer Bedeutung für die Beherrschbarkeit des Systems ist die zunehmende Reduktion der Trägheit, die durch den fortschreitenden Rückbau von konventionellen Kraftwerken mit den systemrelevanten rotierenden Massen und den Zubau durch leistungselektronisch gekoppelte Einspeiser begründet ist. Darüber hinaus führt die zunehmende Komplexität und Konnektivität der Systeme zu Verwundbarkeiten, gegenüber Ausfällen und Störungen und deren Kaskadeneffekte. Technisches Versagen, gezielte Cyberattacken oder zunehmend Wetterextreme können Quellen dieser Ausfälle sein. 

Gemeinsame mit den Fraunhofer Instituten EMI, IEE, IEG und IOSB-AST wurden drei Störungsszenarien (1. Technischer Defekt, 2. Cyberangriff, 3. Naturkatastrophe) definiert, welche in verschiedenen Simulationsumgebungen modelliert werden, unterstützt durch Echtzeitdatenerfassung im Labor. Die erfassten Daten werden in einem Resilienzmonitor gebündelt, ausgewertet und visualisiert. Zusätzlich wird ein Planungstool entwickelt, um die identifizierten Resilienzkriterien für die Planung der künftigen Netzinfrastruktur zu berücksichtigen. 

Um die Resilienz des Stromnetzes bei Großstörungen zu erhöhen, wird der Einsatz von netzbildenden Wechselrichtern im Verteilnetz untersucht. Diese sollen einerseits der Reduktion der Systemträgheit entgegenwirken und andererseits die Bildung von lokalen Netzinseln ermöglichen. Hierfür wird der im Projekt NETfficient entwickelte 1 MVA Batteriewechselrichter mit einer netzbildenden Regelung ausgestattet. Diese wird im Kontext des Digital Grid Lab in Hardware-in-the-Loop (HIL) Tests untersucht. Dazu wird ein Höchst- und Mittelspannungsnetz in der Simulationsumgebung des echtzeitfähigen HIL-Computers modelliert und die resiliente Wechselrichterregelung als Hardware implementiert. Durch die Berechnung verschiedener Störfälle können die resilienten Eigenschaften der Wechselrichterregelung analysiert und validiert werden. Besonderer Fokus liegt dabei auf einer stabilen Inselnetzbildung des Mittelspannungsnetzes, welche durch den resilienten Wechselrichter ermöglicht wird.

Ein weiterer Teilaspekt des Projekts liegt darin, die Kommunikation und Steuerung des netzbildenden Wechselrichters möglichst einfach, robust und standardkonform zu gestalten. Die Schnittstelle zur Übertragung von Messwerten und Alerts, sowie Stellbefehlen wird daher das IEC 61850 MMS-Protokoll verwenden und sich stark an den Funktionen der FNN-Steuerbox orientieren.