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SmartGrid und die Kommunikation

01.07.14  09:33 | Artikel: 961679 | News-Artikel (Red)

SmartGrid und die Kommunikation
USW Dürnrohr Leistungstrafo GKK
Bild: Wdwd
Wird vom intelligenten Stromnetz der Zukunft gesprochen, so ist man sehr schnell dabei neue Kommunikationsschnittstellen zu schaffen. Machine-2-Machine Communication, bei der sich verschiedene Geräte im Netz unterhalten können, um gemeinsam das Netz stabil zu halten. Viel modernes Zeugs, welches Investitionen in Kommunikation, Fernwirktechnik und vor allem Datenleitungen mit sich bringt.

Doch auch die “analoge” Welt des bestehenden Stromnetzes bringen einige Interessante, bestehende Techniken mit sich. Diese Techniken intensiver zu nutzen, kann auch ein Baustein der Stromwende werden.

Es ist nicht sonderlich verwunderlich, dass Telekommunikationskonzerne wie die Deutsche Telekom eigene Konzerngeschäftsfelder gründen, die sich nur um die Kommunikation rund um das Stromnetz beschäftigen. Ohne Fernwartung gibt es kein Offshore-Wind – und kaum eine Onshore-Anlage kommt ohne Fernzugriff aus. Die Möglichkeit den Betriebszustand der Anlage zu überwachen in einer Leitwarte die beliebig viele Kilometer entfernt ist – oder sogar aktiv Veränderungen an der Anlage durchzuführen.

Bei der Erzeugung sitzt die Telekommunikations-branche fest im Sattel. Die Kehrseite sieht man allerdings sehr schön bei einer Google Suche nach “SCADA” - die nächsten vorgeschlagenen Begriffe sind Cyber und Security. Jede neue Möglichkeit des Datenaustauschs zwischen Geräten bringt die latente Gefahr, dass die NSA mithört oder sogar aktiv in das Geschehen eingreifen kann. Auf der Seite der Erzeugung kann dies noch durch andere Kraftwerke abgefangen werden, doch spätestens auf der Seite des Netzes muss Kommunikation neu gedacht werden.

Grid Security - Sichere Stromnetze – basieren auf einer Vielzahl von Techniken. Desto mehr Intelligenz man allerdings dezentral - ohne Kommunikation vorhalten kann, desto sicherer wird ein Netz.

Aus dem 50,2 Hz Problem lernen

Die älteren technischen Richtlinien forderten bei Erreichen und Überschreiten einer Netzfrequenz von 50,2 Hz eine unverzügliche Trennung der Anlagen vom Stromnetz. (VDE)

Noch bis zum Jahresende läuft die Frist zur Nachrüstung von PV-Anlagen. Was war/ist hier eigentlich das Problem? Und kann man aus der Lösung etwas lernen?

Die Netzfrequenz in Europa hat einen Soll von 50 Hz, weicht diese nach oben ab, so ist dies ein Indikator für zuviel Energie im Stromnetz. Die einfach Lösung ist, die Erzeugung dann vom Netz zu trennen. Durch eine große Anzahl von PV-Anlagen würde bei einem Erreichen der Grenze von 50,2 Hertz sofort eine zu große Menge ausfallen, welches die Frequenz (wahrscheinlich) unter die 50 drücken würde und so einen Domino-Effekt im Netz verursachen könnte. In der Anwendungsregel 4105 des VDE wurde daher definiert, dass eine Erzeugungsanlage nicht mehr auf einen Schlag getrennt wird, sondern einem Gradienten folgt, d.h. entsprechend der Frequenz immer weiter die Einspeisung reduziert, bevor sie irgendwann ganz vom Netz getrennt wird.

Der Charme an der 50,2 Hz Lösung ist, dass sie eigentlich keine Datenverbindung benötigt, dennoch ein Informationsaustausch stattfindet – über das bestehende Kupferkabel. Das Stromnetz sendet mit seiner Netzfrequenz permanent eine Information, der Wechselrichter einer PV-Anlage oder das NAS eines BHKWs versteht diese Nachricht und reagiert entsprechend.

Informationen des Netzes

Damit ein Informationsaustausch zwischen einer Erzeugungsanlage und dem Stromnetz stattfinden kann, müssen alle beteiligten Geräte wissen, wie sie eine Nachricht interpretieren – also in die technischen Eigenschaften übernehmen – müssen.

Neben der Netzfrequenz gibt es weitere Informationsbausteine, die an jedem Netzanschluss messbar und auswertbar sind. Sehr einfach zu messen ist das Spannungsniveau. Der Normwert liegt bei 230V (3-Phasig) und darf zwischen +/- 10% schwanken. Gerade in Verteilnetzen werden diese Toleranzen gerne vollständig genutzt. Die Spannung, die in einer Steckdose messbar ist, wird im Tagesverlauf deutlich schwanken und ist auch von der Anzahl und Art der eingeschalteten Geräte abhängig.

Auch der Phasenschiebewinkel kann theoretisch gemessen werden, allerdings sind Micro-Controller hierfür nicht weit verbreitet, weshalb die Information nicht schnell für viele Geräte zugänglich gemacht werden kann.

Information für die Verbraucher

Die sogenannten Appliances, oder wie sie in deutscher Sprache gerne genannt werden “Die Weiße Ware” , wirbt gerne mit dem Slogan “Smart Grid Ready”. Allerdings sind diese Geräte meist noch nicht Ready für das bestehende (analoge) Stromnetz. Kühlschrank, Herd, Waschmaschine und Trockner haben die Möglichkeit ebenfalls auf die Informationen aus dem Netz zu hören und ihre Programme entsprechend anzupassen.

eDNA eines Kühlschranks
Ein Kühlschrank folgt heute einem relativ dummen Programme, welches aus Kompressorlauf (Spitze am Anfang) gefolgt von einem Lauf der Umwälzpumpe besteht. Gibt man der Logik des Programms zusätzliche Parameter, wie die Netzspannung, so können die Laufzeiten hinsichtlich des Netzes optimiert werden. Ein hohes Spannungsniveau kann für eine Kompression, oder einen längeren Betrieb der Umwälzpumpe genutzt werden. Wie bei den PV-Anlagen, sollten allerdings auch hier Gradienten genutzt werden.

Jede Art von Gerät hat natürlich seine eigenen Arten, wie es mit den Informationen aus dem Stromnetz umgehen kann. Ein Waschmaschine anders als ein Trockner, ein Staubsauger anders als eine Mikrowelle.

Netzgesponsort

Der Aufbau einer zusätzlichen Kommunikationsinfrastruktur zur Umsetzung eines Smart-Grid wird mit einigen Kosten verbunden sein. Kosten, die letztendlich über die Netzentgelte auf die Stromkunden abgewälzt werden (vergl. Netzentgelte frei zu Reform).

Eine Alternative ist jedoch ein Sponsoring des Kaufs intelligenter Hausgeräte zu erlauben. Geräte, die ihre Programme an den Zustand des Stromnetzes anpassen können, erhalten eine Prämie/Bonus/Rabatt, der durch die Netzentgelte finanziert wird.




Autor: Thorsten Zoerner

blog.stromhaltig.de

Thorsten Zoerner betreibt den Blog stromhaltig.de. Einen Großteil seiner Fachartikel veröffentlichen wir regelmäßig auch hier auf unserer Seite. Thorsten Zoerner ist Gründungsmitglied der Energieblogger.



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Themenbereiche:

erneuerbare Energien | Energiepolitik | Netze

Schlagworte:

SmartGrid (4) | Kommunikation (47) | Stromnetz (103) | Kommunikationsschnittstellen | Datenleitungen | Fernwartung | Intelligenz (2)




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