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Schlagwort: Netzstabilität

  • Mit Kupfer und Grips das Schweizer Stromnetz stärken

    Mit Kupfer und Grips das Schweizer Stromnetz stärken

    Mit der gesetzlichen Verankerung des Netto-Null-Ziels bis 2050 hat die Schweiz wichtige Weichen für eine klimaneutrale Energieversorgung gestellt. Der Ausbau erneuerbarer Energien wie Fotovoltaik, Wasserkraft und Windkraft schreitet voran. Doch die bestehende Netzinfrastruktur ist nicht optimal darauf ausgelegt. Die Integration schwankender Einspeisungen erfordert ein flexibles Stromnetz, das Engpässe vermeidet und eine stabile Versorgung gewährleistet.

    Netzausbau grösste Herausforderung
    Die Schweiz verfügt über ein starkes Übertragungsnetz, das für den internationalen Stromhandel von hoher Bedeutung ist. Dennoch sind zwei Drittel der 6700 Kilometer umfassenden Leitungen zwischen 50 und 80 Jahre alt und müssen modernisiert werden. Noch grösserer Handlungsbedarf besteht in den unteren Netzebenen. Lokale Verteilnetze sind zunehmend gefordert, da dezentrale Stromerzeuger wie Hausdach-Solaranlagen oder Elektromobile das Niederspannungsnetz belasten. Die Kapazitäten dieser Netze müssen erweitert und besser gesteuert werden.

    Lösung Kupfer und Intelligenz
    Für eine zukunftsfähige Netzinfrastruktur sind zwei Ansätze entscheidend.
    Klassischer Netzausbau:
    Der physische Ausbau des Stromnetzes durch neue Leitungen, verstärkte Verkabelungen und leistungsfähigere Transformatoren. Dies ist teuer, aber in vielen Fällen unvermeidlich.
    Intelligente Steuerungssysteme:
    Durch Digitalisierung und smarte Technologien lassen sich Stromflüsse effizient regulieren. Dazu gehören beispielsweise flexible Einspeisungssysteme für Fotovoltaik, netzdienliche Heimbatterien sowie ein optimiertes Lastmanagement für Elektroautos und Wärmepumpen. Solche Konzepte reduzieren teure Netzaufrüstungen und machen das System agiler.

    Flexibilität als Erfolgsfaktor
    Ein hochflexibles Netz kann Leistungsschwankungen abfedern und Bedarfsspitzen ausgleichen. Dies gelingt durch eine enge Vernetzung mit Nachbarländern, den Einsatz von Speichersystemen wie Pumpspeicherkraftwerken und intelligenten Steuermechanismen. Forschende der ETH Zürich untersuchen zudem, wie Elektromobilität zur Netzstabilität beitragen kann, etwa durch gesteuertes Laden in Zeiten hoher Stromverfügbarkeit.

    Beides ist notwendig
    Weder der klassische Netzausbau noch intelligente Steuerungssysteme allein reichen aus, um das Schweizer Stromnetz fit für die Energiewende zu machen. Es braucht eine Kombination aus beidem – Kupfer für die physische Infrastruktur und Grips für innovative Steuerungskonzepte. Investitionen in beide Bereiche sind essenziell, um die steigenden Anforderungen der erneuerbaren Energien effizient und wirtschaftlich zu bewältigen.

  • Virtuelles Kraftwerk aus Solaranlagen und E-Autos

    Virtuelles Kraftwerk aus Solaranlagen und E-Autos

    „Das erste virtuelle Kraftwerk der Schweiz für Privatkunden ist live“, überschreibt die Helion Energy AG einen Beitrag auf LinkedIn. Die 2022 von der AMAG Gruppe übernommene Energiefirma will tausende kleine Energiequellen in Privathand zu einem intelligenten virtuellen Kraftwerk zusammenschliessen. Die einzelnen Solaranlagen, Hausbatterien und Elektroautos werden dabei von der Plattform Helion ONE vernetzt.

    „Schon ein Drittel der heutigen PV-Anlagen könnte ein Pumpspeicherkraftwerk ersetzen“, schreibt Helion Energy. Geplant ist, das dezentrale Grosskraftwerk im Regelenergiemarkt zur Stabilisierung des Stromnetzes einzusetzen. Dafür wird das Netz aktuell in Zusammenarbeit mit der Swissgrid AG getestet.

    Privathaushalte, die sich am virtuellen Kraftwerk beteiligen, können von 200 bis 300 Franken Ertrag im Jahr profitieren. Für KMU liege der Betrag aktuell bei über 1000 Franken bei steigender Tendenz, heisst es im Beitrag. Noch in diesem Jahr will Helion weiteren Interessierten die Teilnahme am dezentralen Grosskraftwerk ermöglichen.

  • ETH Zürich liefert Schlüssel zur Energiewende im Stromnetz

    ETH Zürich liefert Schlüssel zur Energiewende im Stromnetz

    Europas Stromnetz basiert auf Wechselstrom  und einem präzisen Rhythmus, der bislang von Grosskraftwerken mit schweren Turbinen vorgegeben wurde. Mit dem Ausstieg aus Kohle und Atomkraft verschwinden diese Taktgeber zusehends. Was nach einer technischen Randnotiz klingt, ist in Wahrheit eine zentrale Herausforderung der Energiewende. Ohne stabile Frequenz drohen Stromausfälle und Systeminstabilität.

    Weil Wind- und Solaranlagen Gleichstrom liefern, braucht es Wechselrichter, die diesen in netzkompatiblen Wechselstrom umwandeln. Bislang folgen diese passiv dem bestehenden Takt. Doch mit dem Wegfall der traditionellen Kraftwerke braucht es einen Paradigmenwechsel. Wechselrichter müssen künftig selbst netzbildend agieren, eine Herausforderung, der sich die ETH Zürich erfolgreich gestellt hat.

    Algorithmus statt Abschaltung
    Unter der Leitung von Prof. Florian Dörfler hat ein Forschungsteam der ETH Zürich eine revolutionäre Steuerung für Wechselrichter entwickelt. Diese verhindert, dass sich Anlagen bei Netzfehlern wie Spannungseinbrüchen automatisch abschalten. Stattdessen bleiben sie am Netz, stabilisieren aktiv die Frequenz und begrenzen dabei selbständig ihre Stromabgabe. Ein Schutzmechanismus, der Überlastungen vermeidet und zugleich das Netz stützt.

    Die Lösung ist rein softwarebasiert und damit direkt industrietauglich. Erste Praxistests im Labor verliefen erfolgreich. Die neuen Algorithmen sind zum Patent angemeldet und könnten zeitnah in industrielle Steuerungssysteme integriert werden.

    Fahrplan für die Energiewende
    Der innovative Ansatz der ETH hat das Potenzial, das Rückgrat der zukünftigen Stromversorgung zu werden. Dezentral, flexibel, stabil, ein Stromnetz, das nicht mehr von wenigen zentralen Grosskraftwerken, sondern von tausenden intelligent gesteuerten Solar- und Windkraftwerken getragen wird.

    Industriepartner sind eingeladen, gemeinsam mit ETH-Studierenden an der Umsetzung zu arbeiten, etwa über Masterarbeiten in Unternehmen. Damit entsteht ein direkter Wissenstransfer von der Forschung in die Industrie und letztlich in die Stromnetze Europas.

    Der Beitrag zur Energiewende ist erheblich. Die Lösung erhöht die Netzsicherheit, senkt das Risiko von Blackouts und macht den Übergang zu erneuerbaren Energien technisch realisierbar. Ein zentraler Baustein für eine resiliente, nachhaltige Energiezukunft.

  • Intelligentes Energiemanagement optimiert Stromverbrauch in Gebäuden

    Intelligentes Energiemanagement optimiert Stromverbrauch in Gebäuden

    Ein vorausschauender Kontrollalgorithmus der Empa optimiert das Energiemanagement in Gebäuden so, dass die Versorgungssicherheit im gesamten Energiesystem gewährleistet wird. Dabei kommunizieren automatisierte Gebäudesysteme direkt mit Energieanbietern und dem Stromnetz.

    Laut einem Bericht der Empa können automatisierte Systeme den Stromverbrauch dahingehend optimieren, dass sowohl Netzstabilität als auch Flexibilität der Verbrauchenden stets garantiert werden. Gleichzeitig werden Energieüberschüsse nicht zwangsläufig lokal gespeichert, sondern nach Möglichkeit ins Stromnetz eingespeist, so dass die Nachfrage jederzeit gedeckt werden kann.

    Beim Praxistest des Urban Energy Systems Lab der Empa in ihrem Dübendorfer Versuchsgebäude NEST standen die Reduktion der CO2-Emissionen, die Flexibilität der Energienachfrage und der Komfort der Bewohnenden im Fokus. Mittels des prädiktiven Kontrollalgorithmus gelang es dem Team, das Energiemanagement innerhalb des Gebäudes mit folgendem Setup zu optimieren: einer Photovoltaikanlage zur Stromproduktion, einem Batteriespeicher, einer Wärmepumpe sowie einer bidirektionalen Ladestation für E-Fahrzeuge.

    Das System senkte den CO2-Ausstoss des Gebäudes den Angaben zufolge um mehr als 10 Prozent. Das Gebäude war in der Lage, Verbrauch und Einspeisung von Strom vorausschauend zu kommunizieren. „Das Experiment hat also gezeigt, dass die flexible Verfügbarkeit erneuerbarer Energien nicht a priori ein Problem darstellt“, so die Empa.

    Doch für die grossangelegte Umsetzung dieser Ergebnisse müssten Gebäude künftig konsequent digitalisiert werden. Die Technologie der Wissenschaftlerin Federica Bellizio soll durch das Start-up Kuafu auf den Markt kommen. Dafür wurde sie erst kürzlich mit dem Stipendium Empa Entrepreneur Fellowship ausgezeichnet.

  • Neuer Batteriespeicher für Gossau sichert Netzstabilität

    Neuer Batteriespeicher für Gossau sichert Netzstabilität

    Axpo hat auf dem Werkhofareal der Stadtwerke Gossau einen Batteriespeicher mit einer Leistung von 2,5 Megawatt installiert und in Betrieb gesetzt. Die Stadtwerke verfügten damit neu über den grössten Batteriespeicher in der Region, erläutert das Aargauer Energieunternehmen in einer entsprechenden Mitteilung. Ihr zufolge ist der Speicher auf die spezifischen Bedürfnisse der Gemeinde Gossau und die Netztopografie der Region zugeschnitten. Über den finanziellen Umfang des Projekts werden in der Mitteilung keine Angaben gemacht.

    Die Stadtwerke Gossau wollen den Batteriespeicher für den Ausgleich von Bedarfsschwankungen und Leistungsspitzen einsetzen. Darüber hinaus soll er Blindleistung verarbeiten und zur Erhaltung der Netzspannung in der Region beitragen. Über Systemleistungen für die nationale Netzwerkgesellschaft Swissgrid unterstützt er zudem die Stabilisierung des Netzes in der Region.

    Der neue Batteriespeicher ist inselbetriebs- und schwarzstartfähig. Das bedeutet, dass er im Falle eines Stromausfalls die Stromversorgung für an den Inselbetrieb angeschlossene Einheiten autonom wiederherstellen kann. Relevante Betriebe für die Aufrechterhaltung der Versorgung von Gossau können sich dies zunutze machen. «Was 2019 mit einem parlamentarischen Vorstoss initiiert wurde, darf sich fünf Jahre später zeigen lassen», wird Claudia Martin, Stadträtin und Departementsvorsteherin Versorgung Sicherheit der Stadt Gossau in der Mitteilung zitiert. «Ein Energiespeicher, der die Versorgungssicherheit von Gossau gewährleistet.»