In unserem Bestreben, Netto-Null-Emissionen zu erreichen, ist die Verbesserung der Qualität unseres Energieverbrauchs der Schlüssel. Und obwohl eine Änderung der Gewohnheiten eindeutig Schritte in die richtige Richtung signalisiert - die zunehmende Einführung von Elektrofahrzeugen, erneuerbaren Energiequellen und Technologien wie PV-Paneele und Wärmepumpen -, sind zur wirklichen Optimierung unserer Effizienz erhebliche Verbesserungen der Infrastruktur unseres Verteilungsnetzes erforderlich.
Dies spiegelt sich in der EU-Richtlinie 2019/944 wider, in der hervorgehoben wird, wie wichtig es ist, unsere Netzsysteme zu modernisieren und zu verstärken, um den Übergang zu saubereren Energiequellen zu erleichtern. Diese Bemühungen sind von entscheidender Bedeutung, um die steigende Stromnachfrage effizient zu bewältigen und gleichzeitig das Potenzial für Unterbrechungen zu verringern. Die Verteilernetzbetreiber (VNB) stehen in dieser Hinsicht vor einer besonders großen Herausforderung, da sie die Versorgungssicherheit aufrechterhalten müssen und für jede Unterbrechung der Versorgung mit Strafen belegt werden.
Im schlimmsten Fall besteht die Gefahr, dass die Verteilernetze zu Engpässen bei der allgemeinen Energiewende werden.
Die traditionelle Lösung zur Bewältigung dieser Herausforderungen ist der Ausbau der physischen Infrastruktur durch die Installation neuer Kabel, Umspannwerke und zugehöriger Komponenten. Dieser Ansatz hält sich hartnäckig, weil die bestehenden Tarifstrukturen in erster Linie die Investitionsausgaben (besser bekannt als CAPEX) abdecken und die steigenden Kosten im Zusammenhang mit der Digitalisierung, der Datenverarbeitung und dem Flexibilitätsmanagement nicht berücksichtigen. Folglich haben die Verteilernetzbetreiber (VNB) wenig Anreiz, ihre Netzinvestitionen in Richtung eines wirklich intelligenten Netzes zu verlagern.
In den letzten zehn Jahren hat sich der Strommarkt in Europa mit der zunehmenden Verbreitung erneuerbarer Energiequellen erheblich gewandelt. Dies hat sowohl die Regulierungsbehörden als auch die Netzbetreiber unter erheblichen Druck gesetzt, eine Orchestrierungsmethode einzuführen, die in der Lage ist, die Sicherheit der Energieversorgung aufrechtzuerhalten und bidirektionale Stromflüsse effektiv zu verwalten.
Die jüngste Novelle des deutschen Energiewirtschaftsgesetzes hat in ganz Europa für Aufsehen gesorgt. Sie hat Diskussionen und Bewertungen des deutschen Ansatzes ausgelöst, Netzbetreiber auf die nächste Ebene zu heben - die Ebene des Verteilernetzbetreibers (VNB). Dieser Schritt unterstreicht die Bedeutung des Fortschritts in Richtung eines intelligenteren Netzbetriebs.
Der intelligente Stromnetzbetreiber und Paragraph 14a
Wir sind nicht dabei, ein ganz neues Gesetz zu erlassen. Eine kleine Änderung kann uns sehr weit bringen. Die Änderung des §14a wurde in Deutschland heftig diskutiert, da ihre Auswirkungen auf den täglichen Betrieb des Verteilernetzes enorm sind. Dies ist der erste Schritt in einer Reihe von Änderungen, die durchgeführt werden können, um den Status eines intelligenten Netzes zu erreichen.
Durch die Novelle erhalten die Netzbetreiber die Befugnis, sogenannte "voll unterbrechbare Verbrauchseinrichtungen" in den Niederspannungsnetzen zu steuern, um das Netz in Zeiten hoher Nachfrage zu entlasten. Im Gegenzug garantieren die Netzbetreiber den sofortigen Anschluss dezentraler Energiequellen und die Kunden erhalten wettbewerbsfähige Preise bei den Netzentgelten.
Die erfolgreiche Umsetzung der neuen Gesetzesnovelle setzt voraus, dass die Netzbetreiber mehrere entscheidende Fähigkeiten erwerben, die ihnen derzeit fehlen. Dazu gehören die vollständige Sichtbarkeit der Verteilnetze und Echtzeit-Netzanalysen zur Durchführung lang- und kurzfristiger Optimierungsanalysen.
Diese Analysen sind für drei Hauptzwecke unerlässlich: Erstens, um effizient auf eine Flut neuer Anschlussanfragen zu reagieren und gleichzeitig die Last- und Erzeugungsgrenzen einzuhalten; zweitens, um Niederspannungsengpässe für die kommenden Stunden, Tage und Wochen genau vorherzusagen; und drittens, um flexible Energieressourcen aktiv zu verwalten und zu steuern, um den Kapazitätsausbau mit der Nachfrage in Einklang zu bringen.
Plexigrid hat es sich zur Aufgabe gemacht, den deutschen Verteilnetzbetreibern die entscheidenden Software-, Analyse- und Management-Tools zur Verfügung zu stellen, um die neuesten Anforderungen des §14a EnWG zu erfüllen.
Ab dem 1. Januar 2024 müssen alle neu installierten Anlagen die Regelungen zur Verbrauchssteuerung nach §14a einhalten. Diese Verpflichtung gilt, wenn ihre kombinierte Netzanschlussleistung 4,2 kW für Wärmepumpen und Raumkühlung bzw. individuell für andere Anlagen übersteigt.
Auf Seiten des Netzbetreibers muss diese neue Verbindung sofort und ohne Verzögerung hergestellt werden. Ein Ablehnen der neuen Anlage ist nicht mehr akzeptabel. Für die Netzbetreiber bedeutet dies eine erhebliche Veränderung, denn sie müssen effizient auf neue Verbindungsanfragen reagieren und gleichzeitig die Last- und Erzeugungsbeschränkungen des Netzes einhalten.
Um diesen Meilenstein effektiv zu erreichen, muss ein neues Verfahren eingeführt werden. Die Anträge müssen vom Netzbetreiber erfolgreich gesammelt werden, um den Messstellenbetreiber umgehend anzuweisen, die Steuerbarkeit des beantragten Anschlusses herzustellen.
Erforschung des Paradigmas des digitalen Zwillings
In Zeiten wie diesen bietet die Technologie des Digitalen Zwillings den VNB ein leistungsstarkes Werkzeug. Durch die Kombination von Topologie-Informationen mit Prognosefunktionen kann sie vorhersagen, wie das Netz auf neue Verbindungen reagieren wird. Dies gewährleistet eine langfristige strategische Kapazitätsplanung und eine kurzfristige taktische Planung. Diese Fähigkeiten tragen dazu bei, die Notwendigkeit von Netzverstärkungen zu vermeiden oder zu verzögern, Investitionen dort zu priorisieren, wo sie am dringendsten benötigt werden, und eine kosteneffiziente Sicherheit der Energieversorgung zu gewährleisten, sowohl jetzt als auch in Zukunft.
Das digitale Zwillingsmodul von Plexigrid integriert nahtlos neue Elemente in das Netz, wie z. B. Schaltelemente, und ermöglicht gleichzeitig Simulationen für Netzerweiterungen in neuen und bestehenden Gebieten. Durch die Verbindung zuvor isolierter Systeme über fortschrittliche Datenmodelle ermöglicht es die Echtzeit-Integration mit mehreren Datenquellen und schafft so ein exaktes Abbild des Netzes. Mithilfe von KI-Modellen analysiert und prognostiziert es schnell große Mengen an Zeitreihendaten.
Mit einem digitalen Zwilling des Stromnetzes verfügen die Nutzer nicht nur über ein Abbild der aktuellen physischen Anlagen, sondern haben auch die Möglichkeit, verschiedene Zukunftsszenarien auf der Grundlage aktueller Informationen zu simulieren. Dazu gehört die einfache Projektion und Analyse der Auswirkungen von Technologien wie dezentraler Erzeugung, EV-Ladegeräten und Heiz- oder Kühllasten.
Fähigkeit zur Vorhersage
Durch die Integration von Daten aus verschiedenen organisatorischen Silos, einschließlich intelligenter Zähler, SCADA-Systeme, GIS-Systeme und ERP-Systeme, schafft Plexigrid ein leistungsstarkes Echtzeit-Netzüberwachungssystem. Mithilfe von KI-Technologie prognostiziert es das Netzverhalten, was zu einer höheren Betriebseffizienz und einer besseren Kundenzufriedenheit führt.
Abbildung 2: Werkzeug zur Prognose der flexiblen Last.
Orchestrierung des Flexibilitätsmanagements in Echtzeit
Der Echtzeit-Zugang zur Flexibilität schließt die Lücke zwischen der Netzinfrastruktur und den aktiven Kunden mit angeschlossenen flexiblen Geräten.
Bei Plexigrid legen wir den Schwerpunkt auf Lösungen, die Netzbetreibern die volle Kontrolle über die Gesamtheit ihres Netzes im täglichen Netzbetrieb ermöglichen. Dies erfordert ein tiefes Verständnis der Netzdynamik, die Fähigkeit, die Netzlast zu überwachen und zukünftige Engpässe genau vorherzusagen.
Durch die Nutzung der inhärenten Flexibilität der angeschlossenen Last und Erzeugung können genau die Geräte, die zu den Herausforderungen des Netzes beitragen, die Netzeffizienz verbessern und einen Mehrwert für die Anlagenbesitzer schaffen. Unser Flexibilitätsmanagement-Tool dient als netzbezogenes Distributed Energy Resource Management System (DERMS), das speziell für Verteilnetzbetreiber entwickelt wurde.
Abbildung 3: Prognoseinstrument für Netzverletzungen und Lösungen.
Mitverfasst von Pär Schröder
