Stefan Niessen ist Sprecher des Kopernikus-Projektes ENSURE. Er leitet das Technologiefeld Energiesysteme der Siemens Corporate Technology. Mit hundert Teammitgliedern in Erlangen, Berlin, München, Beijing, Moskau, St. Petersburg und Wien entwickelt er Soft- und Hardware-Prototypen für die Energiewende und testet sie im Labor, im ländlichen und städtischen Realumfeld. Dank Industriekooperationsprofessur lehrt und forscht er auch an der TU Darmstadt.

Bild: Max Etzold

Kopernikus-Projekte „Das Stromnetz der Zukunft“

18.09.2020

2050 soll Deutschland weitestgehend klimaneutral sein. In den Kopernikus-Projekten, eine der größten deutschen Forschungsinitiativen, schließen sich Wissenschaft, Wirtschaft und Zivilgesellschaft zusammen und erarbeiten Lösungen für eine saubere, sichere und bezahlbare Energieversorgung. Wie entwickelt das Kopernikus-Projekt ENSURE das Stromnetz der Zukunft? Als Sprecher des Direktoriums berichtet Stefan Niessen aus erster Hand.

Stefan Niessen ist mit diesem Beitrag im Energy 4.0-Kompendium 2020 als einer von 50 Machern der Energiebranche vertreten. Alle Beiträge des Energy 4.0-Kompendiums finden Sie in unserer Rubrik Menschen.

Heute haben Erneuerbare bereits einen Anteil von 40 Prozent bezogen auf den Stromverbrauch in Deutschland. Je mehr Wind und Sonne in die Netze eingespeist werden, umso dringlicher wird der Bedarf nach strukturell neuen Technologien zu deren Einbindung in unsere Netze. Zukünftig müssen Verteilnetze eine Vielzahl an zusätzlichen Aufgaben erfüllen: verteilen und einsammeln von Leistung, Flexibilität und Stabilität auch bei hohem Anteil an Leistungselektronik. Ein einfach nur Mehr der heutigen Technologien hätte weiteren Leitungsausbau und einen überproportionalen Kostenanstieg zur Folge. Das Kopernikus-Projekt ENSURE – Neue EnergieNetzStruktURen für die Energiewende – verfolgt daher das Ziel, diesen Trend mit neuen Energienetzstrukturen zu durchbrechen.

Zielsetzung

Das Konsortium von ENSURE besteht aus 21 Projektpartnern aus Umwelt- und Verbraucherschutzorganisationen, aus Wissenschaft und Industrie und bündelt so repräsentativ ein breites Spektrum an Technologien, Sichtweisen und Kompetenzen. Die Kopernikus-Projekte sind 2016 gestartet. Während in den ersten drei Jahren Konzepte und Theorie im Vordergrund standen, ist das Ziel der gerade angelaufenen nächsten drei Jahre die Technologievalidierung und Vorbereitung der Praxisphase in Demonstratoren. In der dritten Phase soll die Technologie dann ihre Praxistauglichkeit unter Beweis stellen. Inhaltliche Schwerpunkte sind:

  • Themenkomplex Systemisches Gesamtkonzept: sozioökonomisches Gesamtkonzept, integrierte Systemstrukturen.

  • Themenkomplex Energiekosmos ENSURE: Digitales Abbild als Zwilling, Technologie- und Konzeptentwicklung.

  • Themenkomplex Pilotierung: Pilotierung und Pilotanlagen, Testumgebungen und Asset-Prüfungen.

Vorhaben

Grundsätzlich werden technische und digitale Lösungen erforscht, die mit innovativen Verbesserungen bestehende Technik effektiver auslasten und somit ohne deutlich sichtbare Änderungen vor Ort auskommen. Folgende Beispiele können in diesem Zusammenhang genannt werden: Digitalisierung von Umspannwerken auf der Hoch- und Höchstspannungsebene: Hierbei erfolgt in bestehenden Umspannwerken eine digitale Vernetzung aller Komponenten der Automatisierungstechnik. Es ist damit möglich, frühzeitig ein erhöhtes Risiko von Technikausfällen zu erkennen und die Spannungsqualität durch intelligentes Schalten von technischen Anlagen zu erhöhen. So wird die Versorgungssicherheit in der Region insgesamt erhöht.

Energieübertragung mit Gleichspannungstechnik auf der Mittelspannungsebene: Die sich in der Netzwirtschaft etablierende Technologie aus der Höchstspannungsebene könnte in der Mittelspannungsebene eingesetzt werden. Dafür müssten aufgrund der geringeren Leistung im Vergleich zur Höchstspannungsebene deutlich kleinere Konverterstationen aufgebaut werden, welche auf der Mittelspannungsebene eine effizientere Energieversorgung ermöglichen könnten.

Digitalisierung von Ortsnetzen auf Niederspannungsebene: Durch den Einsatz von zuverlässiger Informations- und Kommunikationstechnik in Ortsnetzen besteht die Möglichkeit, dezentrale Erzeugungsanlagen und größere elektrische Verbraucher – jedoch keine Haushalte – so zu steuern, dass weniger neue Leitungen und Transformatoren gebaut werden müssen.

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