Kooperationsprojekt EMIL: Netzkonzepte für das Smart Grid entwickeln

Im Projekt EMIL testen Projektpartner aus Wirtschaft und Forschung unter anderem, wie intelligente Messsysteme die Steuerung von Kundenanlagen ermöglichen können.

Um die Energieflüsse im intelligenten Stromnetz zu steuern, untersucht das Teilprojekt „EMIL – Energienetze mit innovativen Lösungen“ des Bundesforschungsprojektes DESIGNETZ, welche Konzepte und Technologien der Aufgabe gewachsen sind. Mit an Bord des 2017 gestarteten und bis Ende 2020 angesetzten Projekts ist die VOLTARIS GmbH als einer von zehn Projektpartnern (siehe Kasten). In der Modellregion Saarland untersucht das Projektteam, wie innovative Netzbetriebsmittel, zum Beispiel regelbare Ortsnetztransformatoren, Automatisierungssysteme wie iNES, Steuerboxen und intelligente Messsysteme (iMSys), die Steuerung im Netz übernehmen können. VOLTARIS übernimmt dabei die Rolle des Messstellenbetreibers. Der Einbau von iMSys, Gateway-Administration, das Messdatenmanagement und die Marktkommunikation entsprechend dem BDEW-Ampelkonzept stehen ebenfalls auf der Aufgabenliste des Unternehmens, aber auch die Integration des Netzautomatisierungssystems iNES in das Mess- und Steuerkonzept.

Drehpunkt iMSys

Im Projekt DESIGNETZ übernimmt  VOLTARIS die Rolle des Messtellenbetreibers und installiert unter anderem die IMSys bei Kunden in der Modellregion. Foto: Voltaris

Im Projekt DESIGNETZ übernimmt
VOLTARIS die Rolle des Messtellenbetreibers und installiert unter anderem die IMSys bei Kunden in der Modellregion. Foto: Voltaris

Das Mess- und Steuerungskonzept sieht die Kom- bination von iMSys und steuerbaren Anlagen beim Kunden vor, so etwa PV-Anlagen. Über eine Steuerbox mit herkömmlichen Relais sollen die Kundenanlagen letztlich so gesteuert werden, dass die Netzstabilität gewährleistet ist. Wie das in EMIL aufgestellte Konzept funktioniert, erklärt Julian Zimpel, Referent Produktentwicklung und Projektmanagement bei VOLTARIS: „Die Steuerbox beim Kunden wird an das Smart Meter Gateway (SMGW) angeschlossen, ebenso wie beim Kunden installierte Basiszähler mit Grid-Funktion. Die Zähler liefern Strom, Spannung, Wirkleistung und Phasenwinkel. Diese Informationen werden über das SMGW dann an das passive EMT-System gesendet, dort entschlüsselt und an eine Messdatenapplikation übertragen.“ Die Übertragung der Daten wird im Projekt dabei auf unterschiedliche Weise untersucht: via Powerline, Glasfaser, Mobilfunk und über ein 450 MHz-Funknetz. „Nach erfolgreichem Betrieb eines Teststands ist nun in der Region Freisen das 450 MHz-Funknetz in Betrieb gegangen “, berichtet EMIL-Projektleiter Alexander Schalk von der VSE AG.

Algorithmen integrieren iMSys-Daten in iNES

Im Konzept des Projektes übernimmt das intelligente Verteilnetz-Management-System iNES der Firma SPIE SAG als Messdatenapplikation die Auswertung der über das SMGW zugesendeten Daten. Dafür entwickelt die Bergische Universität Wuppertal (BUW) als Projektpartner Algo­- rithmen. „Ein Algorithmus nutzt dabei Netzzustands­daten“, erläutert Schaugar Azad, wissenschaftlicher Mitarbeiter der Forschungsgruppe Intelligente Netze und Systeme bei der BUW. Ein alternativer Fore­cast-Algorithmus soll dabei nur mit den Zählerständen arbeiten und eine Verbrauchsvorhersage auf deren Grundlage er­stellen. Die Zählerstände werden in diesem Fall alle 15 Minuten ermittelt. Bei Netzzustandsdaten soll das Intervall im unteren Sekundenbereich liegen. „Die iMSys und die Steuerbox beim Kunden sollen die für iNES ansonsten benötigten M- sowie A-Boxen, wo es möglich ist, ergänzen“, berichtet Azad. Die S-Box von iNES, die an der Ortsnetzstation installiert wird, errechnet den Netzzustand anhand von Spannungen und Energieströmen. Mit Integration der Messdaten aus iMSys soll so die Netzstabilität durch Steuerungsmaßnahmen gewährleistet werden.

Automatisierte Steuerung bei gelber Ampel

Hier kommt nun die BDEW-Ampel ins Spiel. Je nach Netzzustand steht diese auf grün, gelb oder rot. Besteht im Netz Handlungsbedarf, zeigt iNES dies im aktiven EMT-System anhand der BDEW-Ampel an. Nun muss der Netzbetreiber entsprechend reagieren. Bei gelb und rot besteht Handlungsbedarf – aber auf unterschiedliche Weise. Bei rot ist der Netzzustand so kritisch, dass der Netzbetreiber alleine handelt und diskriminierungsfrei die angeschlossenen Anlagen über die Steuerbox beim Kunden steuert. Ist der Netzzustand gelb, agiert der Netzbetreiber selektiv mittels markseitig zugesicherter Flexibilitäten. Er stößt beispielsweise verschiedene Vertragspartner an, ihre Anlagen zu regeln oder an einer Flexibilitätsbörse Strom zu verkaufen beziehungsweise zu kaufen.

Das Mess- und Steuerkonzept kombiniert iMSys mit dem Netzautomatisierungssystem iNES und einer Steuerbox beim Kunden. Foto: Voltaris

Das Mess- und Steuerkonzept kombiniert iMSys mit dem Netzautomatisierungssystem iNES und einer Steuerbox beim Kunden. Foto: Voltaris

Im Projekt werde vor allem die gelbe Ampel-Phase fokussiert. „Wir entwickeln hier einen Prozess, um in dieser Phase die steuerbaren Anlagen automatisiert anzustoßen“, so Zimpel. Dabei gelte es, die einzelnen Marktakteure zu priorisieren. So steht der Netzbetreiber in der Steuerungs-Hierarchie ganz oben, gefolgt von Flexibilitäts-Aggregatoren, die als Dienstleister etwa verschiedene Kundenanlagen bündeln. Direktvermarkter und Lieferanten nehmen die unterste Stufe in der automatisierten Steuerung der gelben Phase ein. Über das aktive EMT-System soll nach Übereinkunft zwischen Netzbetreiber und Aggregator dann die Kundenanlage über die Steuerboxen geregelt werden.

Für das Mess- und Steuerungskonzept in EMIL sind im März 2019 die ersten iMSys verbaut worden. Für das Projekt wurden dafür im ersten Schritt 20 Test-Kunden in den Regionen Perl/Mettlach und Freisen akquiriert. Da ein SMGW der ersten Generation die BSI-Zertifizierung erlangt hat, werden diese nach vorausgegangenen Tests nun bei den Kunden installiert. In Freisen geht es nun etwa auch darum, das 450 MHz-Funknetz für die Datenübertragung zu testen. (vb)

www.voltaris.de

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