Was sind die möglichen Ursachen für die Ausfälle und was können wir daraus lernen?
Es ist zwar noch zu früh, um über die Ursachen dieser schwerwiegenden Ausfälle zu spekulieren, da Notfallpläne umgesetzt werden und die Untersuchungen noch andauern, doch stehen Netzbetreiber und Verteilernetzbetreiber (DNOs) weltweit vor erheblichen Herausforderungen, wenn sie mit einer Vielzahl neuer Probleme konfrontiert werden. Beispiele hierfür sind die Auswirkungen des Klimawandels auf den Energieverbrauch und die Energieverteilung, extreme oder sich verändernde Wetterbedingungen sowie der zunehmende Einsatz erneuerbarer Energiequellen und die steigende Zahl von Elektrofahrzeugen, die durch eine heimische und schnelle Gleichstrom-Ladeinfrastruktur unterstützt werden.
Energieunternehmen und die Gesellschaft im Allgemeinen sehen sich mit strengen Netto-Null-Zielen konfrontiert. Angesichts der damit einhergehenden Notwendigkeit, Technologien mit geringen CO2-Emissionen wie nachhaltige Energieerzeugung und Elektrofahrzeuge zu fördern, ist klar, dass wir in ein neues Paradigma der Energieerzeugung, -verteilung und -nutzung eintreten.
Die Netzintegration ist daher ein Schlüsselbereich, der für die Energieerzeugung und die Netzstabilität immer wichtiger wird. Dies gilt insbesondere für den Einsatz erneuerbarer Energiequellen (RES), da sie eine effiziente, zuverlässige und nachhaltige Nutzung dieser von Natur aus dynamischen Energiesysteme gewährleistet. Sie ist auch für die Unterstützung einer flächendeckenden EV-Ladetechnik von entscheidender Bedeutung, da sie einen effizienten, zuverlässigen und nachhaltigen Betrieb der Ladesysteme gewährleistet und gleichzeitig deren Auswirkungen auf die Stromverteilungsnetze minimiert.
Zu den wichtigsten Gründen für die Integration der Smart-Grid-Technologie und ihrer Bedeutung für moderne Stromnetze gehören daher:
Skalierbarkeit:
Angesichts der zunehmenden Kapazitäten erneuerbarer Energien und der steigenden Nachfrage nach EV-Lademöglichkeiten gewährleistet die Netzintegration, dass die Infrastruktur effektiv skaliert werden kann, ohne die Zuverlässigkeit zu beeinträchtigen.
Bewältigung von Schwankungen:
Erneuerbare Energiequellen wie Sonne und Wind sind schwankend und wetterabhängig. Die Netzintegration und das dynamische Management tragen dazu bei, Angebot und Nachfrage auszugleichen, indem überschüssige Energie in Zeiten hoher Produktion gespeichert und in Zeiten geringer Produktion verteilt wird.
Stabilisierung von Spannung und Stromqualität:
Die Integration gewährleistet Spannungsstabilität und Stromqualität, indem sie Schwankungen aufgrund der variablen Natur erneuerbarer Energiequellen ausgleicht. Außerdem werden Spannungsstabilität und Stromqualität durch die Minderung von Schwankungen gewährleistet, die durch leistungsstarke EV-Ladegeräte verursacht werden, insbesondere durch DC-Schnellladegeräte, die erhebliche Spannungsschwankungen verursachen und die Stromqualität beeinträchtigen können.
Verbesserung der Netzzuverlässigkeit:
Durch eine ordnungsgemäße Integration können erneuerbare Energien nahtlos in das Netz eingebunden werden, wodurch das Risiko von Ausfällen verringert und eine konsistente Stromversorgung für eine Reihe von Anwendungsfällen, einschließlich des Ladens von Elektrofahrzeugen, gewährleistet wird.
Unterstützung des Ladens von Elektrofahrzeugen:
Zur Unterstützung der NetZero- und Nachhaltigkeitsziele. Elektrofahrzeuge benötigen saubere Energiequellen zum Laden. Erneuerbare Energien sind jedoch intermittierend und erfordern Speichersysteme und ein flexibles Netzmanagement. Das gleichzeitige Laden mehrerer Elektrofahrzeuge kann ebenfalls zu Spannungsabfällen, Stromverlusten und einer Überlastung von Transformatoren und Kabeln führen. Erneuerbare Energien können jedoch mit EV-Ladestationen kombiniert werden, um Fahrzeuge mit sauberer Energie zu versorgen, wenn sie dynamisch mit IoT verwaltet werden. Die Netzintegration stellt sicher, dass das Laden mit der Verfügbarkeit erneuerbarer Energien abgestimmt ist, wodurch die Abhängigkeit von fossilen Brennstoffen verringert wird.
Lastenausgleich und erhöhter Lastbedarf:
Die weit verbreitete Einführung von Elektrofahrzeugen führt zu einem höheren Strombedarf, insbesondere zu bestimmten Spitzenzeiten, was die vorhandene Netzkapazität und -zuverlässigkeit belasten kann. Die Netzintegration trägt zum Lastenausgleich bei, indem sie die Energie dynamisch verteilt und Überlastungen verhindert.
Energiespeichersysteme (ESS) und Speicherintegration:
Integrierte RES-Systeme müssen ESS wie Batterien oder Pumpspeicherkraftwerke nutzen, um überschüssige erneuerbare Energie zu speichern und Strom während Spitzenlastzeiten bereitzustellen. Dies ist wichtig für die Verbesserung der Effizienz und Zuverlässigkeit von Stromnetzen. Netzgekoppelte Energiespeichersysteme können daher überschüssige erneuerbare Energie speichern und in Zeiten hoher Nachfrage bereitstellen, wodurch ein größerer Bedarf an EV-Lademöglichkeiten gedeckt werden kann.
Nachfragesteuerung:
Die Netzintegration und -verwaltung ermöglicht dynamische Preis- und Nachfragesteuerungssysteme, die die Nutzer dazu anregen, Energie in Zeiten hoher Produktion erneuerbarer Energien zu verbrauchen. Beispielsweise können Nutzer durch dynamische Preisanstöße dazu angeregt werden, außerhalb der Spitzenzeiten zu laden, was zur Stabilisierung des Netzes beiträgt.
Dezentrale Stromerzeugung:
Die Integration unterstützt dezentrale Modelle, bei denen kleinere erneuerbare Energiesysteme (z. B. Mikronetze) zum Gesamtnetz beitragen und dessen Widerstandsfähigkeit, Anpassungsfähigkeit und Stabilität verbessern.
Dynamisches Lastmanagement:
IoT-fähige intelligente Netze können die Ladelasten von Elektrofahrzeugen in Echtzeit überwachen und umverteilen, wodurch der Energieverbrauch optimiert und Engpässe vermieden werden. Die Lademuster von Elektrofahrzeugen sind bekanntermaßen unvorhersehbar und erfordern daher fortschrittliche Systeme, um Lasten auszugleichen und zukünftige Netzinstabilitäten zu verhindern.
Virtuelle Kraftwerke (VPPs):
Die Netzintegration ermöglicht VPPs (oder lokal verteilte RES), die dezentrale erneuerbare Energiequellen zu einem einzigen Kraftwerk zusammenfassen, das das Netz mit Strom versorgt und dessen inhärente Flexibilität erhöht.
Unterstützung von Smart Grids:
Integrierte erneuerbare Energiesysteme sind daher eine Schlüsselkomponente für den Aufbau integrierter Smart Grids, die eine Echtzeitüberwachung, ein dynamisches Lastmanagement und eine effiziente Energieverteilung ermöglichen. Sie sind unerlässlich, um das volle Potenzial erneuerbarer Energiequellen auszuschöpfen, ihre Zuverlässigkeit zu gewährleisten und den Übergang zu einer nachhaltigen und klimaneutralen Energiezukunft zu unterstützen.
Wie können Smart-Grid- und IoT-Technologien dazu beitragen, künftige Ausfälle zu verhindern?
Der jüngste Stromausfall unterstreicht die Notwendigkeit, Stromnetze mit intelligenten Technologien zu modernisieren. Intelligente Stromnetze, die durch das Internet der Dinge (IoT) verbessert werden, bieten Echtzeitüberwachung und -steuerung, sodass Versorgungsunternehmen Anomalien erkennen und schnell reagieren können. Beispielsweise können IoT-Sensoren Daten zum Zustand von Anlagen liefern, was eine vorausschauende Wartung ermöglicht und das Ausfallrisiko verringert. Darüber hinaus können intelligente Netze mithilfe von RES-, VPP- und letztlich V2G-Technologien automatisch Strom umleiten, um Instabilitäten und Unterbrechungen zu verhindern und die Auswirkungen auf die Verbraucher zu minimieren.
Die Implementierung solcher Technologien kann die Netzstabilität verbessern, insbesondere da erneuerbare Energiequellen, die von Natur aus intermittierend sind, immer mehr Verbreitung finden. Durch die Integration von IoT- und Smart-Grid-Lösungen können Versorgungsunternehmen Angebot und Nachfrage besser ausgleichen und so ein stabileres und zuverlässigeres Stromnetz gewährleisten.
Die Kompetenzen der CSL Group im Bereich Netzmanagement und IoT
Die CSL Group ist auf sichere und zuverlässige IoT-Konnektivitätslösungen für kritische Anwendungen spezialisiert. Durch den Einsatz der einzigartigen Technologien von CSL können Versorgungsunternehmen ihre Netzmanagementfähigkeiten verbessern, proaktive Wartungsmaßnahmen durchführen, schnell auf Störungen reagieren und die Integration erneuerbarer Energiequellen verbessern. Solche Fortschritte sind entscheidend, um großflächige Ausfälle zu verhindern und die Stabilität moderner Stromversorgungssysteme zu gewährleisten.
