Das Energiesystem der Zukunft wird auf erneuerbaren Energien basieren, gleichzeitig soll es stabil betrieben werden, beispielsweise durch netzbildende Wechselrichter. »Viele erneuerbare Erzeugungsanlagen befinden sich in den unteren Ebenen des Stromnetzes, in der Nieder- und Mittelspannung. Um deren Beitrag zur Systemstabilität allerdings zu untersuchen, ist eine herkömmliche Stromnetzmodellierung zu komplex, das deutsche oder europäische Netz lässt sich so nicht bzw. nur mit sehr großem Zeitaufwand berechnen«, erklärt Dr. Ing. Jakob Ungerland die Motivation für seine Forschungsarbeit. Um die Stabilität zukünftiger Stromnetze untersuchen zu können, müsse daher die Komplexität der Netzmodelle reduziert werden ohne relevantes Verhalten zu vernachlässigen. Jakob Ungerland entwickelte daher in seiner Dissertation an der Universität Stuttgart und am Fraunhofer ISE eine Methodik zur dynamischen Modellierung von Verteilnetzen, die Netzkomponenten in den unteren Netzebenen zusammenfasst.

Dass auch das komplexitätsreduzierte Netzmodell valide Ergebnisse liefert, bewies er, indem er Störungen wie einen Kurzschluss in detaillierten und in reduzierten Netzmodellen simulierte. »Im Fehlerfall zeigte das komplexitätsreduzierte Netzmodell das gleiche dynamische Verhalten wie das detaillierte Modell, ist also genau so aussagefähig«, erklärt er.

Die neue Methodik erlaubt Anwendern wie Netzplanern, der Bundesnetzagentur oder Forschungseinrichtungen, schnellere und gleichzeitig aussagekräftige Stabilitätsstudien durchzuführen. Auch die optimale Integration netzbildender Umrichter, die in Zukunft für die Frequenz- und Spannungshaltung sorgen, in ein Verteilnetz kann damit effizient untersucht werden.

»Netzstabilisierende Maßnahmen sind von zentraler Bedeutung für die Versorgungssicherheit im Stromnetz und angesichts des wachsenden Anteils volatiler erneuerbarer Energien wie Wind und Sonne gewinnen solche Maßnahmen zunehmend an Relevanz, um ein stabiles, zuverlässiges und nachhaltiges Energiesystem zu gewährleisten. Die Arbeit von Herrn Dr. Ungerland thematisiert dies hervorragend und liefert wichtige Ansätze zur Netzstabilisierung zur Vermeidung von kritischen Netzzustände und damit von Blackouts und damit verbundenen Einschränkungen und Schäden für die Gesellschaft. Die Relevanz entsprechender Überlegungen und Ansätze wurde zuletzt durch die Situation in Spanien deutlich«, erklärt Jury-Mitglied Sebastian Mombeck, Geschäftsbereichsleiter Energieerzeugung der Energieversorgung Oberhausen AG. 

Über den UMSICHT-Wissenschaftspreis

Bereits zum 16. Mal prämiert der UMSICHT-Förderverein Wissenschaftler*innen und Journalist*innen mit dem UMSICHT-Wissenschaftspreis, die Forschungsergebnisse zu den Themen Umweltschutz und Nachhaltigkeit der Gesellschaft zugänglich machen. Die Wahl trifft eine Jury aus Wissenschaftler*innen, Unternehmer*innen, Selbstständigen, Journalist*innen und PR-Fachleuten.

Der UMSICHT-Förderverein zeichnet Menschen mit dem UMSICHT-Wissenschaftspreis aus, die mit ihrer Arbeit den Dialog zwischen Wissenschaft und Gesellschaft in den Themenbereichen Umweltschutz und Nachhaltigkeit fördern.