Resiliente Stromnetze für die Energiewende

Die traditionell stark hierarchisch strukturierte Stromversorgung in Deutschland steht vor gravierenden Umbrüchen. Die Energiewende erfordert den Übergang zu einer neuen Architektur, die durch eine dezentrale Energieerzeugung in unteren Netzebenen und den Wegfall traditioneller Stabilitätsgaranten in Form großer Kraftwerke gekennzeichnet ist. Verbraucherseitig erhöhen eine zunehmende Verbreitung von Wärmepumpen und E-Mobilität die Anforderungen an das Stromnetz. Gleichzeitig führt der Klimawandel zu häufigeren und stärkeren Extremwetterereignissen.

Entwicklung eines Resilienzmonitors

Im Projekt RESIST bündeln fünf Fraunhofer-Institute – das EMI, das IEE, das ISE, das ISOB-AST und das IEG – ihre Expertise mit dem Ziel, die Resilienz der Stromversorgung unter diesen Bedingungen zu steigern. Dazu werden aktuelle  Technologien im Bereich der Stromversorgung durch Simulationen und Tests neuer Hardware weiterentwickelt. Auf Basis der daraus entstandenen Ergebnisse wendet das Fraunhofer EMI die Strategien des Resilienz-Managements an, um die Resilienz in der Stromversorgung strukturiert und umfassend abzubilden. Dafür steht jetzt ein Katalog von Resilienz-Schlüsselindikatoren zur Verfügung, der im eigens entwickelten Resilienzmonitor (R-Monitor) seine Anwendung findet. Der R-Monitor bildet die Resilienz der Stromversorgung basierend auf der Zusammenführung unterschiedlichster Datenquellen zeitlich ab und berücksichtigt dabei die Risiken und Möglichkeiten neu eingeführter Technologien und Methoden. Dies geschieht unter anderem durch die Implementierung eines im Rahmen des Projekts am Fraunhofer EMI entwickelten Tools. Dieses Tool beschreibt das dynamische Verhalten eines Übertragungsnetzes nach hypothetischen Ausfällen und ermöglicht so eine Stabilitätsbewertung des aktuellen Netzzustands. Des Weiteren entwickelt das Fraunhofer EMI ein Netzwerkmodell, das mithilfe des hauseigenen Softwaretools CaESAR die Konsequenzen eines Stromausfalls für kritische, untereinander abhängige, Infrastrukturen abbildet.

Neue Impulse für 2024

Im November 2023 wurde auf Basis der bisherigen Ergebnisse von RESIST zu einem Workshop am EMI mit den Schwerpunkthemen »Resilienz in der Netzplanung« und »Perspektiven für Verteilnetzinseln« eingeladen. Die bisherigen entwickelten Lösungen stießen bei den eingeladenen Stakeholdern, von Netzbetreibern bis hin zum Katastrophenschutz, auf großes Interesse. Darüber hinaus ergaben sich aus dem Austausch neue Impulse für das Jahr 2024. Beim resilienten Umbau des Stromnetzes warten also noch viele Herausforderungen auf innovative Lösungen.