Das vom BMWK geförderte Forschungsvorhaben „FlexNet-EkO“, welches sich mit dem Thema Energiewende beschäftigte, konnte erfolgreich zum Abschluss gebracht werden. Unter der Leitung des Verteilnetzbetreibers MITNETZ STROM stellte sich die Forschungsgruppe der Professur für Antriebs- und Regelungstechnik der Hochschule Mittweida, zusammen mit dem INSTITUT FÜR ELEKTRISCHE ENERGIEVERSORGUNG UND HOCHSPANNUNGSTECHNIK (IEEH) der TU-Dresden, sowie dem Technologiepartner MASCHINENFABRIK REINHAUSEN, den Anforderungen einer modernen Elektroenergieversorgung zukünftiger Ortsnetze.
Fokus Forschung: Mittweidaer Forscher entwickeln gemeinsam mit MITNETZ STROM Netze der Zukunft
Fokus Forschung: Mittweidaer Forscher entwickeln gemeinsam mit MITNETZ STROM Netze der Zukunft
Das Forschungsvorhaben „FlexNet-EkO“ versorgt seit Anfang Juli 2022 den Ort Niederbobritzsch (nahe Freiberg) mit Strom, gespeist aus einer leistungselektronischen Netzkupplung (eNK), welche den Ortsnetztrafo als zentralen Speisepunkt abgelöst hat. Drei Forscher der Fakultät Ingenieurwissenschaften waren in Kooperation mit drei weiteren Partnern maßgeblich daran beteiligt.
Trotz der besonderen Herausforderungen der vergangenen Pandemiejahre ist es innerhalb des 3,5-jährigen Projektzeitraumes gelungen, einen Teil der Ortsnetzversorgung von Niederbobritzsch, einem Ortsteil der Gemeinde Hilbersdorf-Bobritzsch, in der Nähe von Freiberg, auf eine entkoppelte Versorgung durch eine leistungselektronische Netzkupplung mit integriertem Speicher umzustellen.
Haben die Einwohner den Wechsel auf die leistungselektronische Einspeisung bemerkt?
Durch die wechselrichterbasierte Netzbildung (Link zur Newsmeldung zum Labordemonstrator an der Hochschule Mittweida) kann gegenüber einer konventionellen Speisung aus einem Ortsnetztrafo heraus, die Spannung und Netzfrequenz aktiv geregelt werden, wobei darüber hinaus immer die optimale Spannungsform und -qualität zur Verfügung gestellt werden kann. Spannungseinbrüche, welche durch unterschiedliche Lastsituationen im Netz auftreten können, wurden reduziert oder vollständig ausgeregelt. Ein negativer Einfluss konnte während der 3-monatigen Testphase nicht gemessen werden. Einen tieferen Einblick in den Systemaufbau vermittelt ein Fachbeitrag des Technologiepartners MR (Link zum Fachbeitrag).
Kann dadurch ein kostspieliger Netzausbau vermieden werden?
Darüber hinaus beteiligten sich die Forschungsmitarbeiter um Prof. Dr.-Ing. Lutz Rauchfuß, an der Entwicklung eines neuartigen Frequenzkommunikationsverfahrens. Durch die leistungselektronische Speisung des Ortsnetzes kann die Netzfrequenz variabel (unter Einhaltung der normativen Anforderungen) eingestellt und so zur Übermittlung von Steuersignalen genutzt werden.
Die Entwicklung einer Steuerbox, welche minimalste Variationen der Netzfrequenz als codierte Steuerbefehle registrieren, auswerten und umsetzen kann, wurde dabei vollständig in Mittweida vollzogen. Für den Feldtest wurden diese dann an ausgewählten Lasten und regenerativen Quellen installiert.
Beispielsweise kann somit bei einem kurzzeitig auftretenden Stromüberangebot (schwankende Einspeisung aus erneuerbaren Quellen) das Einschalten von flexiblen Lasten die Gefahr lokaler Spannungsüberhöhung abmildern. Diese Maßnahme bezweckt die Einhaltung des Toleranzbandes der Spannung, was den Netzausbau vermeiden oder hinauszögern kann.
Am „Tag der offenen Tür“ präsentierten Ende September die Projektpartner den Werdegang aller durchgeführten Arbeiten, von der Inbetriebnahme des Netzkupplungscontainers, bis zu den ersten Messergebnissen (Videobeitrag auf YOUTUBE). Die geladenen Gäste der Gemeindeverwaltung und lokalen Presse, interessierte Bürger, sowie die Schüler der 10. Klassen der ortsansässigen Oberschule konnten sich dabei unmittelbar vor Ort über das Projekt informieren und die Netzkupplung im Betrieb besichtigen. Bei einer Live-Demonstration wurde darüber hinaus die Arbeitsweise der, in der Hochschule Mittweida entwickelten, Steuerboxen vorgeführt.
Um das volle Potential der innovativen Netzkupplungstechnologie, im Hinblick auf die jahreszeitlich bedingten Schwankungen erneuerbarer Energiequellen, abschätzen zu können, ist eine weitere Zusammenarbeit der Forschungsgruppe Antriebs- und Regelungstechnik mit MITNETZ STROM geplant.
Weitere Informationen zum Projekt FlexNet-EkO sind unter folgendem Link erhältlich: https://www.flexnet-eko.de/
Text: Prof. Lutz Rauchfuß, Sebastian Nitschke
Fotos/Abbildungen: MITNETZ STROM (1,2) & privat (3)