Fraunhofer-ISE eröffnet Testlabor für Netzstabilität

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Das Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE eröffnet ein Testlabor für digitale Stromnetze. Denn auch Stromnetze müssen fit für die Energiewende gemacht werden. Um das Problem variabler und wetterabhängiger Stromproduktion aus Millionen kleiner Erzeugungsanlagen im Sinne der Versorgungssicherheit zu lösen, werden immer neue Komponenten, Netzregelungskonzepte und Betriebsführungsstrategien entwickelt.

Da die Versorgungssicherheit oberstes Gebot ist, lässt sich Wirksamkeit der neuen Entwicklungen nicht im tatsächlichen Netz testen. Dafür hat das Fraunhofer-ISE nun an seinem Standort in Freiburg das „Digital Grid Lab“ eröffnet. In dem Labor stehen sechs leistungsstarke Hardware-in-the-Loop (HIL)-Computer bereit, um Stromnetze mit bis zu 2000 Knotenpunkten in sehr hoher zeitlicher Auflösung zu simulieren. So kann das Verhalten neuer Betriebsstrategien oder Komponenten, wie Batteriesysteme, Blockheizkraftwerke oder Wärmepumpen an Netzknotenpunkten auch unter der Simulation von kritischen Netzbedingungen getestet werden. Außerdem können in dem Netzsimulator sowohl Niederspannungsnetze als auch autarke Arealnetze sowie digitale Smart-Grids abgebildet werden.

In dem Labor können nicht nur Hardware, sondern auch neuartige Betriebsführungsalgorithmen getestet werden. Dabei fungiert HIL-Computer als digitaler Zwilling und modelliert für den Algorithmus ein gewünschtes Netz. Das kann zum Beispiel eines im realitätsnahen oder kritischen Zustand sein. Innerhalb dieser Simulation kommen dann auch Algorithmen der künstlichen Intelligenz zum Einsatz, berichtet das Fraunhofer-ISE.

„Der digitale Zwilling auf dem HIL-Rechner ist dank einer Bibliothek von Modellen sehr flexibel konfigurierbar“, sagt Bernhard Wille-Haußmann, der als Gruppenleiter Netzbetrieb und Netzplanung das Labor leitet. “Wir können Stromnetze unterschiedlicher Größen und Spannungsebenen simulieren und sowohl private als auch gewerbliche Energiesysteme nachbilden. Der Zwilling ermöglicht die Evaluierung und Optimierung von Komponenten, Energiemanagementsystemen und Kommunikationsstandards in einer sicheren realitätsnahen Umgebung.“

Für die erste Versuchsreihe des Labors wurde ein digitaler Zwilling eines Elektrofahrzeugs geschaffen. Ziel sei es, die Wirkung verschiedener Arten von Ladesäulen auf das Netz zu ermitteln. Darüber hinaus sollen auch Kommunikationstests der gesamten Signalkette Aufschluss über das Verhalten der Ladesäulen auf Marktimpulse geben. So ließe sich feststellen, ob ein Laden nach Marktanreizen, um Lastspitzen zu vermeiden, problemlos möglich ist und auch mit den Lademanagementkonzepten der Autohersteller kompatibel ist.

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