Überlastung von Niederspannungsnetzen Neuer Regler verteilt Strom einfach und effizient im Netz

Beim neuen Regler FLOW-R kommt gängige Transformatortechnik zum Einsatz.
Beim neuen Regler FLOW-R kommt gängige Transformatortechnik zum Einsatz.

Durch die wachsende Anzahl von Elektroautos könnte es künftig zur Überlastung der Niederspannungsnetze kommen. Doch wie kann man gegen solche Überlastungen vorgehen?

Bis zum Jahr 2050 soll die Stromversorgung in Deutschland zu 80 Prozent aus erneuerbaren Energien stammen – das sieht der Plan der Bundesregierung vor. Ein beträchtlicher Teil davon wird in Niederspannungsnetze eingespeist, um Haushalte mit Energie zu versorgen.

Für Niederspannungsnetze gilt jedoch: Die Spannung darf einen bestimmten Wert nicht überschreiten, da ansonsten an die Netze angeschlossene Geräte Schaden nehmen könnten. Hinzu kommt die thermische Belastung, zu der es kommen kann, wenn zu viel Strom fließt.

Durch die Zunahme von Elektroautos könnte es nämlich künftig zu einer Überlastung der Niederspannungsnetze kommen. Denn während Photovoltaikanlagen ihren Strom nur tagsüber ins Netz einspeisen, ist es wahrscheinlich, dass Autobesitzer ihre E-Autos vorwiegend in der zweiten Tageshälfte von zu Hause aus aufladen wollen. Für solche Szenarien gibt es bislang noch kaum Lösungsansätze.

Ein neuer Regler

An einer solchen Lösung hat der Ingenieur Stefan Lang im Rahmen seiner Promotion gearbeitet. An der TU Kaiserslautern hat er gemeinsam mit Industriepartnern einen Netzregler entwickelt, der den Stromfluss misst und gegensteuert, wenn sich der Bedarf in verschiedenen Leitungen ändert.

Im Fokus bei den Forschungsarbeiten standen dabei sogenannte vermaschte Netze, bei denen der Strom ringförmig fließt und Netzwerkknoten miteinander verbunden sind. Sie versorgen unter anderem Wohngebiete mit Strom. Der Vorteil der Erfindung: die Technik ist preisgünstig und lässt sich einfach in vorhandene Niederspannungsnetze einbauen.

»Der Regler misst den Strom an verschiedenen Punkten in den verschiedenen Leitungen«, erklärt Stefan Lang die Technik. »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 bei dem neuen Regler: Es kommt konventionelle Transformatortechnik zum Einsatz, die sich leicht in vorhandene Verteilerschränke einbauen lässt.

In Zusammenarbeit  mit dem Energietechnikunternehmen Walcher hat der Ingenieur einen Prototypen gebaut und ihn auf dem Kaiserslauterer Campus getestet. Auch einen ersten Einsatz in einem Stromnetz in der Nähe von Landau hat die Technik erfolgreich absolviert.

Ehrung der Arbeit

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

Am Projekt »Flexibler Ortsnetz-Spannungs- und Wirkleistungs-Regler (FLOW-R)« waren neben der TU Kaiserslautern und Walcher der Energieversorger Pfalzwerke und das Technikunternehmen Power Plus Communications beteiligt. Gefördert wurden die Arbeiten vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie.