Europäischer Erfinderpreis

Zuverlässig Strom aus vielen Quellen

Bis 2050 könnte in Deutschland die Energiewende geschafft sein. "Energiewende" bedeutet in diesem Fall, dass der gesamte in der Bundesrepublik benötigte Strom bis spätestens dahin, da sind sich die meisten Fachleute einig, aus erneuerbaren Energien gewonnen werden kann: Wind, Wasser, Sonne und Biomasse, um nur die wichtigsten Energieträger zu nennen. Bis jedoch Deutschland unabhängig von Kernkraft und fossilen Energieträgern sein kann, müssen einerseits noch zahlreiche Windräder errichtet, Tausende Quadratmeter Solarpaneele aufgestellt und Blockheizkraftwerke in Eigenheimkeller eingebaut werden. Andererseits muss auch das alte, regional und starr organisierte Stromnetz modernisiert und flexibilisiert werden.

Wesentliche Weiterentwicklungen für ein solches intelligenteres Netz wurden von Petr Korba und Mats Larsson geleistet, die mit ihren Arbeiten zunächst vor allem das Ziel verfolgten, große Stromnetze sicherer vor Blackouts zu machen. Dafür sind sie nun für den "European Inventor Award 2011" nominiert, der am 19. Mai in Budapest verliehen wird.

Nur wenn es möglich ist, den künftig dezentral erzeugten Strom von verschiedenen Quellen flexibel und gleichzeitig stabil ins Netz einzuspeisen, kann die durchgängige Versorgung sicher gewährleistet werden, darin sind sich alle Fachleute einig. Vor allem bedeckter Himmel oder plötzliche Flauten müssen zuverlässig abgefedert werden können - leider stehen Sonne und Wind nun einmal nicht so zur Verfügung, wie Strom benötigt wird. Der Beitrag der Schweizer zum "smart grid" genannten Stromnetz der Zukunft überzeugte bereits 2004 das renommierte "Massachusetts Institute of Technology" (MIT) so sehr, dass es deren "Wide Area Monitoring System" (WAMS) für Stromnetze unter die zehn Technologien wählte, die spätestens bis 2014 unser aller Leben verändern sollten.

Durch GPS synchronisiert

Beim WAMS sammeln so genannte Vektormessgeräte (Phasor Measurement Units) an bestimmten Stellen im Netz Daten über Spannung und Strom, die mit GPS-Daten über Ort und Zeit versehen und an eine Leitstelle übermittelt werden. Dort werden sie mit speziellen Computerprogrammen ausgewertet und auf die Mikrosekunde genau dargestellt. Damit ist dieses neue Überwachsungssystem mindestens 100 mal schneller und aktueller als seine Vorläufer.

Darüber lassen sich nun nicht nur Angebot und Nachfrage stabilisieren, sondern auch Übertragungskapazitäten optimieren, und das System berechnet für den Fall der Fälle auch die besten Reaktionsmöglichkeiten auf Netzpendeln oder Überlast. "Unsere Erfindungen beschäftigen sich alle mit intelligenter Kontrolle und Automatisierung elektrischer Ströme, womit wir unsere Netzwerke stabiler machen können," beschreibt Larsson ihr Anliegen. "Strom hat nämlich vor allem den Nachteil, dass Produktion und Verbrauch immer im Gleichgewicht sein müssen," erläutert Korba. "Ansonsten wird das System instabil und beginnt zu schwingen."

Beim so genannten "Netzpendeln" beispielsweise werden aufgrund von kleinen Systemstörungen innerhalb von Sekunden große Strommengen zwischen Portugal und Polen mehrfach hin und her geschoben, was wertvolle Netzkapazität - und damit die Betreiber bares Geld - kostet. Als Ursache reicht bereits aus, dass irgendwo ein Energieerzeuger kurzzeitig unerwartet ausfällt. Andere versuchen dann automatisch, die Lücke zu füllen, wobei es zu Überkorrekturen kommen kann, die Schwingungen auslösen. "Solche Schwingungen gibt es in Stromnetzen immer. Solange sie gut gedämpft sind, passiert da auch nichts weiter. Ungedämpfte Schwingungen jedoch können sogar zu einem Blackout führen," erklärt Korba.

Um die europäischen Energienetze fit für die Zukunft zu machen, müssten in Europa bis 2020 rund 200 Milliarden Euro da investiert werden, schätzt EU-Energiekommissar Günther Oettinger. China hat angekündigt, im selben Zeitraum fast 470 Milliarden Euro in seine Elektrizitätsnetze investieren zu wollen. Die Internationale Energieagentur rechnet damit, dass weltweit zwischen 35 und 55 Milliarden Euro pro Jahr in intelligente Netze fließen werden.

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