STeP – Das Projekt

Vor dem Hintergrund einer zunehmenden Durchdringung dezentraler Erzeugungsanlagen und neuer Lasten in Verteilungsnetzen, steigen die Herausforderungen für einen sicheren und effizienten Netzbetrieb. Eine Lösung können innovative Betriebsmittel und Betriebs­führungs­konzepte sein. Diese Optionen basieren häufig auf einer sicheren und zuverlässigen Informations- und Kommunikationstechnik (IKT), welche die Anbindung und Vernetzung von Sensoren und Aktoren ermöglicht. Zudem ist neben dem Netzbetrieb auch das Mess- und Zählerwesen im Zuge der Digitalisierung des Energiesystems einem technischen Wandel unterworfen. Ein erfolgreicher Rollout von intelligenten Mess­systemen ist unteranderem von der Wahl der IKT-Infrastruktur abhängig.

Kick-Off-Meeting
von links nach rechts: Marcel Kurth (IFHT), Anil Mengi (devolo), Malte Peikenkamp (Schleswig-Holstein Netz), Holger Hirsch (Uni Duisburg-Essen), Tobias Pletzer (Schleswig-Holstein Netz), Uwe Maschmann (Schleswig-Holstein Netz), Benedikt Klaer (IFHT), Axel Staubach (Uni Duisburg-Essen) George Hallak (devolo), Thomas Rahmen (Regionetz), Paul Kunzemann (Projektträger Jülich)

Anforderungen an IKT in der Elektrizitätsversorgung

Bei der Wahl geeigneter IKT sind hinsichtlich technischer Anforderungen und Wirtschaftlichkeit verschiedene Kriterien zu beachten und auf den jeweiligen Anwendungsfall anzupassen. So können an die IKT für die Realisierung lastflusssteuernder Betriebsführungskonzepte zur Behebung von Netzengpässen oder Spannungsbandproblemen erhöhte Anforderungen an die Verfügbarkeit oder Latenz gestellt werden. Ein kontinuierliches Monitoring des Netz­zustandes an verteilten Orten zur Identifikation der Notwendigkeit von Maßnahmen stellt einen erhöhten Anspruch an den erzielbaren Datendurchsatz der IKT. Weitere mögliche Anforderungen und Zielgrößen für die Einsatzplanung von IKT in elektrischen Energieversorgungsnetzen sind beispielsweise Zuverlässigkeit, Skalierbarkeit, Investitionskosten, Betriebskosten, Nachhaltigkeit der Lösung und Unabhängigkeit von Dritten.

Integration von Powerline Communication

Die Powerline Communication (PLC) bietet hierbei die Möglichkeit, ein Kommunikationsnetz auf Basis der vorhandenen Stromkabelinfrastruktur im Verteilnetz aufzubauen. Bisherige Erfahrungen mit Pilotprojekten zeigen, dass PLC funktioniert, es aber ein großes Portfolio an Herausforderungen im Niederspannungsnetz gibt, die sich negativ auf die zuverlässige Übertragung auswirken können. Veränderungen in der Netzstruktur oder ein zusätzlicher Anschluss leistungselektronischer Verbraucher und Einspeiser können zu einer Beeinträchtigung der physikalischen Signalausbreitung oder Erhöhung des Störpegels führen. So können zeitvariante Phänomene hinsichtlich der Störaussendung oder Impedanzen von Betriebsmitteln in Abhängigkeit vom Arbeitspunkt auftreten. Hierdurch ist eine Einschätzung der Langzeitzuverlässigkeit von PLC-Strecken auf Basis kurzzeitiger Feldmessungen für den Netzplanungsprozess nicht garantiert übertragbar. Bereits vor Einsatz dieser Technologie im Feld sollte durch vorausschauende Planung sichergestellt sein, dass die PLC den Anforderungen durch zukünftige Veränderungen im Netz genügt.

Projektstrukturplan und -partner

Mobiles Langzeitmessgerät und integrierte IKT- und Energienetzplanungstools

Die devolo AG, RWTH Aachen, Schleswig-Holstein Netz AG, Universität Duisburg-Essen sowie die Regionetz GmbH haben sich daher im Rahmen des durch das BMWi geförderten Projektes „STeP – Smart Technology Planning“ das Ziel gesetzt, ein Verfahren zur integrierten Stromnetz- und PLC-Technologieplanung unter Berücksichtigung szenario- und anwendungsfallabhängiger Anforderungen zu entwickeln. Zur Sicherung der Praxis- und Realitätsnähe werden die Entwicklungen gezielt von Feld- und Laboruntersuchungen begleitet. Mögliche, negative Effekte auf PLC-Strecken (bspw. durch leistungselektronisch angeschlossene Betriebsmittel) werden im Großraumlabor der RWTH Aachen umfangreich, anhand unterschiedlichster realer Betriebsmittel untersucht und bei der Netzplanung direkt berücksichtigt. Weiterhin wird zur physikalischen Analyse der Übertragungsqualität schwieriger PLC-Strecken ein mobiles und praxistaugliches PLC-Langzeitmessgerätes entwickelt und anschließend im Rahmen von Feldtests erprobt und validiert.

Zahlen

  • Projektlaufzeit: September 2018 bis August 2021
  • Projektvolumen: 2,7 Mio. €
  • Förderung durch das BMWi: 1,9 Mio. €