Forschungs­infra­struktur für inno­vative Strom­netze

Durch die zunehmende Elektrifizierung gewinnen miteinander gekoppelte Mittel­spannungs­netze, regionale Verteil­netze sowie Industrie­netze immer mehr an Bedeutung. Das Smart Energy System Simulation and Control Center des Energy Lab am KIT kombiniert die Echtzeit­simu­lation von Strom­netzen mit den künftig im HPGL verfügbaren Emulatoren für Mittel­span­nungs­netze. Dabei bestimmt die Echtzeitsimulation das Systemverhalten der Stromnetze, während die Emulatoren dieses Verhalten in der realen Welt mit realem Leistungsfluss nachbilden. So können verschiedene Kompo­nenten umfassend erprobt werden. Es entsteht eine flexible Test­umgebung – Power Hardware in the Loop –, die mit ihrem Verhalten das reale Netz so exakt wie möglich darstellt. So lässt sich zum Beispiel der Energiefluss von einem Mittel­span­nungs­netz in ein anderes regeln. Als eine der grössten Forschungs­platt­formen Europas verknüpft das Reallabor Energy Lab Versuchs­anlagen zur Strom­erzeugung, Energie­speicherung und -nutzung miteinander, um ein intelligentes Gesamtsystem zur Energieversorgung zu entwickeln.

«Die im HPGL eingesetzten Mittel­spannungs-Emulatoren werden speziell für dieses Projekt entwickelt», erklärt Lukas Stefanski, wissen­schaftlich-technischer Projektleiter des HPGL. «Wir können Wechselspannungsnetze bis 20 kV und Gleich­spannungs­netze bis 35 kV trans­formator­los bis zu einer Leistung von 40 MVA emulieren. Das ist ein entscheidender Fortschritt für die Forschung an leistungs­starken Technologien für die immer wichtiger werdenden Mittel­spannungs-Verteilnetze», sagt der Wissenschaftler. Dr. Rüdiger Schwendemann, Teilprojektleiter für die HPGL-Komponenten, betont: «Ein zentrales Ziel des HPGL ist es, innovative leistungselektronische Betriebsmittel für Mittel­span­nungs­netze zu entwickeln und unter realen Bedingungen zu testen. Die Emulatoren erlauben es, das Netzverhalten präzise abzubilden sowie Betriebs- und Fehler­zustände reproduzierbar und sicher zu emulieren.»

An dem Gesamtprojekt sind am KIT neben dem ETI das Institut für Elektro­energie­systeme und Hoch­span­nungs­technik, das Institut für Automation und angewandte Informatik sowie das Institut für Technische Physik beteiligt. Ausserdem sind in der Aufbauphase viele nationale und inter­natio­nale Industrie­unter­nehmen, Netz­betreiber sowie Forschungs­institute involviert. Das HPGL bildet somit eine Brücke für den schnellen Transfer von Forschungs­ergeb­nissen in die praktische Anwendung.