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Energiewende

Mit neuem Regler Strom einfach und effizienter im Netz verteilen

| Redakteur: Rebecca Vogt

Der neuartige Regler (Flow-R) lässt sich laut TUK leicht in bestehende Systeme integrieren, da gängige Technik zum Einsatz kommt.
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Der neuartige Regler (Flow-R) lässt sich laut TUK leicht in bestehende Systeme integrieren, da gängige Technik zum Einsatz kommt. (Bild: Stefan Lang)

Der Ingenieur Stefan Lang hat an der Technischen Universität Kaiserslautern (TUK) zusammen mit Partnern aus der Industrie einen Netzregler entwickelt. Dieser misst den Stromfluss und steuert gegen, wenn sich der Bedarf in verschiedenen Leitungen ändert. Die Technik soll kostengünstig sein und sich zudem einfach in vorhandene Niederspannungsnetze einbauen lassen.

Die Bundesregierung verfolgt das Ziel, bis 2050 die Stromversorgung in Deutschland zu 80 % aus erneuerbaren Energien decken zu können. Ein Großteil der benötigten Energie wird über Niederspannungsnetze an die privaten Haushalte geliefert. Allerdings könnte es in naher Zukunft durch die Zunahme von Elektroautos zu einer Überlastung dieser Netze kommen, so die TUK.

„Niederspannungsnetze machen rund 65 % des insgesamt 1,8 Mio. km langen Stromnetzes in Deutschland aus“, sagt Stefan Lang, der sich im Rahmen seiner Promotion am Lehrstuhl für Energiesysteme und Energiemanagement mit diesem Thema beschäftigt hat.

Überlastete Leitungen und Stromausfälle

Für die Netze gilt: Die Spannung darf einen bestimmten Wert nicht überschreiten, da sonst Geräte wie Computer oder Kaffeemaschinen Schaden nehmen können. „Hinzu kommt die thermische Belastung, zu der es kommen kann, wenn zu viel Strom fließt“, erklärt Lang. In der Folge könnten Stromleitungen überlastet werden, Schaden nehmen und somit schlimmstenfalls der Stromfluss zum Erliegen kommen.

Bereits heute liefern Photovoltaikanlagen einen Großteil des Stroms in Niederspannungsnetzen. Diese produzieren allerdings nur tagsüber Strom. Durch Elektroautos könnte der Bedarf in den kommenden Jahren deutlich steigen – vor allem in der zweiten Tageshälfte, wenn Autobesitzer ihre Wagen zu Hause am Netz aufladen. „Für die Stromnetze stellt dies eine zusätzliche Belastung dar“, sagt Lang. „Bislang gab es für diese Szenarien noch keine Lösungen.“

Netzregler prüft und steuert Stromverteilung

Im Rahmen seiner Promotion hat Lang an einer solchen gearbeitet. Dabei standen sogenannte vermaschte Netze im Mittelpunkt. In diesen Netzen fließt der Strom ringförmig. Netzwerkknoten sind miteinander verbunden. Vermaschte Netze versorgen unter anderem Wohngebiete mit Strom. Gemeinsam mit Partnern aus der Industrie hat Lang einen Netzregler entwickelt, der die Stromverteilung automatisch im Blick hat.

„An verschiedenen Punkten misst der Regler den Strom in den verschiedenen Leitungen“, erklärt Lang. „Er ermittelt, wie viel Strom in welchen Leitungen fließt, regelt den Stromfluss und steuert gegen, wenn zum Beispiel in einer Leitung mehr Strom fließt als diese führen darf.“ Das Besondere: Es kommt konventionelle Transformatortechnik zum Einsatz, die sich leicht in vorhandene Verteilerschränke einbauen lasse.

Gemeinsam mit dem Energietechnikunternehmen Walcher hat Lang einen Prototypen gebaut und auf dem Kaiserslauterer Campus getestet. Auch einen ersten Einsatz in einem Stromnetz in der Nähe von Landau hat die Technik erfolgreich absolviert, wie die TUK mitteilt.

Ausgezeichnete Forschungsarbeit

Für seine Arbeit mit dem Titel „Konzeption einer Spannungs- und Wirkleistungsregelung für vermaschte Niederspannungsnetze“ ist der Ingenieur kürzlich mit dem 2. Preis der Stiftung Energie & Klimaschutz ausgezeichnet worden. Die Preisverleihung fand im November im Rahmen des Abschluss-Symposiums des „Energie-Campus“ am Karlsruher Institut für Technologie statt.

Am Projekt „Flexibler Ortsnetz-, Spannungs- und Wirkleistungs-Regler (Flow-R)“ waren neben der TUK und Walcher der Energieversorger Pfalzwerke und das Technikunternehmen Power Plus Communications beteiligt. Gefördert wurde die Arbeit vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie.

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