Die elektrische Energieversorgung ist in einem starken Wandel begriffen. Einerseits gibt es Bestrebungen, die bisher auf zentralen grossen Kraftwerken basierende Energieversorgung zu dezentralisieren, wobei viele kleine Erzeuger wie Photovoltaikanlagen, Kleinwasserkraft, Windkraftwerke und Wärmekraftkopplungsanlagen eingebunden werden. Andererseits sind die regulatorischen Anforderungen im Wandel und für die Energiemärkte werden neue Spielregeln definiert. Diese Veränderungen haben einen Einfluss auf die elektrischen Netze, welche künftig dynamischer, kostengünstiger und intelligenter werden müssen.
Netzzustand im Sekundentakt
Die GridBox Plattform ist ein generischer Ansatz für ein intelligentes Stromnetz: Verteilte Mess- und Steuergeräte in Haushalten, Verteilkabinen und Transformatorstationen erfassen im Sekundentakt hochpräzise den Netzzustand und kommunizieren diesen an einen regionalen GridBox Master Server. Auf dem Master Server werden Algorithmen gerechnet, welche geeignete automatisierte Eingriffe in den Netzbetrieb erlauben. Es werden PV-Anlagen, Batterien, elektrische Boiler und weitere Akteure im Netz intelligent und in Echtzeit gesteuert. Im Projekt werden Funktionalitäten wie die Netzzustandsbestimmung, ein Netz-Monitoring, die Erkennung der Netztopologie, Power Quality Bestimmung und weitere Funktionen erprobt. Als verteiltes und kommunizierendes System verfügt die Plattform über state-of-the-art IT-Funktionalitäten wie automatisiertes Deployment, umfassendes Konfigurationsmanagement, Updates, zentrales Monitoring und Logging etc. Ein besonderes Augenmerk liegt auf den IT-Security Aspekten; so erfolgt die Kommunikation verschlüsselt und die Geräte werden authentifiziert.
Breite Anwendungspalette
Die GridBox Plattform eignet sich zudem für künftige Anwendungen wie virtuelle Kraftwerke, Unterstützung bei der Netzauslegung, Koordination von Solaranlagen und Batterien, bis hin zu Smart Markets mit Echtzeit-Preisinformationen, Asset Management von Netzinfrastrukturen, etc.
In realen Netzen
Das Projekt umfasst die Entwicklung der Hardware und Software der Plattform sowie die dazugehörigen Algorithmen. Ziel des Projektes ist es unter anderem, ein reales System zu bauen, das über eine kritische Anzahl von Installationspunkten verfügt, so dass die Funktionalitäten in realen Netzen demonstriert werden können. Es werden zwei Testregionen (Testnetze) mit der GridBox Technologie ausgerüstet: Im Kiental im Berner Oberland wird ein ländliches Nieder- und Mittelspannungsnetz ausgerüstet, in der Stadt Zürich ein typisch urbanes Quartier. Insgesamt werden knapp 150 Geräte installiert, welche Daten an zwei zentrale Server liefern. Es werden in Echtzeit hochaufgelöste Messdaten über ein volles Jahr hinweg aufgezeichnet und verschiedene Anwendungsfälle im Rahmen von Demonstrationskampagnen erprobt. Die Demonstrationen der Funktionalitäten erfolgen im Alltagsbetrieb und haben keine Einschränkungen für die involvierten Haushalte und Infrastrukturen zur Folge.
Der Rollout der Geräte hat im Frühjahr 2015 stattgefunden. Der Betrieb des Gesamtsystems beginnt am 1.Juni 2015. Das Projekt wird vom Bundesamt für Energie mitunterstützt und läuft bis Mitte 2016.
Für weitere Informationen steht zur Verfügung: Stephan Moser, SCS AG, stephan.moser@scs.ch
©Text: Stephan Moser, Supercomputing Systems AG (SCS AG)
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