Privater Solarstrom überlastet Netz: Test in Herford soll Abhilfe schaffen

Herford/Bielefeld. Auf den ersten Blick ein ganz normaler Kellerraum, für mehrere Monate allerdings Forschungslabor der Wissenschaft. Im Haushalt von Ulf Brandmeier in Herford wird eine Photovoltaikanlage (PV) betrieben und Strom ins Netz eingespeist. Wie der Strom besser genutzt und das Netz entlastet werden kann, will der Feldtest von Westfalen Weser Netz und der Hochschule Bielefeld herausfinden. Katrin Schulte steht im Garten und blickt hinauf zum Dach. Ein Photovoltaik-Modul neben dem anderen blinkt in der Sonne. &bdquo;Das ist gut“, sagt die Elektrotechnikerin und Expertin für Stromnetze von der Hochschule Bielefeld (HSBI). &bdquo;So bekommen wir viele Daten für unseren Feldtest.“ Schulte forscht und promoviert in einem internationalen Forschungsprojekt mit der Abkürzung &bdquo;AI4DG“, in dem es um die sichere und autonome Kontrolle eines Verteilnetzes geht, in das ein hoher Anteil an erneuerbaren Energien eingespeist wird. Solarstrom gibt es nur manchmal, E-Autos verlangen auf einmal sehr viel Energie Denn mit der Energiewende und dem Ausbau der dezentralen erneuerbaren Energieerzeugung wie zum Beispiel durch PV-Anlagen auf privaten Hausdächern haben sich die Anforderungen an die Stromnetze geändert. &bdquo;Eine PV-Anlage erzeugt Strom abhängig vom Wetter und damit nicht so konstant und planbar wie herkömmliche Kraftwerke“, erklärt Katrin Schulte. Lesen Sie auch: Photovoltaik-Anlage auf dem Balkon: Tipps für Einsteiger Der nicht im Haus verbrauchte Strom wird in das Niederspannungsnetz eingespeist, an das die Privathaushalte angeschlossen sind - die wiederum mehr Strom zum Beispiel für E-Autos benötigen. &bdquo;Die starken Schwankungen bei Erzeugung und Verbrauch belasten das Stromnetz“, erläutert Schulte. &bdquo;In unserem Projekt haben wir eine Lösung entwickelt, wie wir die Schwankungen lokal ausgleichen und so das Netz sicher steuern können.“ Nämlich mithilfe verteilter, also dezentral arbeitender Künstlicher Intelligenz (KI). Internationale Arbeitsteilung zwischen Bielefeld und Grenoble Dafür arbeiten die internationalen Projektpartner mit verschiedenen Schwerpunkten seit gut drei Jahren digital zusammen. Die Université Grenoble Alpes und die Universität Bielefeld stellen die KI. &bdquo;Die Daten werden dort verarbeitet, wo sie erzeugt werden“, erklärt Timon Jungh. &bdquo;Sie müssen nicht erst zu einer zentralen Verarbeitungsstelle verschickt werden. Das erhöht die Sicherheit und den Datenschutz – und nebenbei auch die Geschwindigkeit.“ Jungh ist Biomechatroniker (MA) an der Universität Bielefeld. Bei der Umsetzung im Feld helfen schließlich die Industriepartner Atos Worldgrid aus Frankreich und der Bereich &bdquo;Technik - Netzdigitalisierung“ von Westfalen Weser Netz (WWN). Für den Anfang des Jahres gestarteten Feldtest hat WWN ein Gebiet in Herford ausgewählt. Dort wohnt Ulf Brandmeier. Ihm gehört besagter Kellerraum samt Haus und Photovoltaikanlage auf dem Dach. Als Schulte und Jungh Testhaushalte für ihr Projekt suchten, war für Brandmeier eine Teilnahme keine Frage: Zum einen wünschte er sich eine Speicherung der erzeugten Energie. Zum andern interessierte ihn, &bdquo;wie man die Speicherung besser steuern und nutzen kann“. Lesen Sie auch: Grüne Energie für Herford: Bauboom bei Windkraft und Photovoltaik erwartet Denn aktuell verhält es sich so: &bdquo;Vormittags wird in den Haushalten meist wenig Strom verbraucht, da viele nicht zu Hause sind, der PV-Strom wird in der Batterie gespeichert“, berichtet Katrin Schulte. &bdquo;Ist die Batterie voll, geht der Überschuss ins Netz. Gerade mittags, wenn besonders viel PV-Strom erzeugt wird, entsteht aber so viel Überschuss, dass das Netz ihn kaum mehr aufnehmen kann.“ Die Idee der Forschenden: Die Speicherung durch intelligente Steuerung so verschieben, dass Spitzen vermieden, möglichst viel erneuerbare Energie genutzt werden kann und das Netz nicht überlastet wird. Datenverarbeitung für die Prognose vor Ort Dafür wurde mehrere Monate lang bei Ulf Brandmeier und den anderen Testhaushalten der Stromverbrauch und die Stromerzeugung erfasst. Dann haben Schulte und Jungh in der Ortsnetzstation und in den Sicherungskästen der Haushalte einen &bdquo;Edge-Controller“ platziert. &bdquo;Mit den erhobenen Daten wurde dann die im Edge-Controller arbeitende KI trainiert“, erklärt Timon Jungh. In Kombination mit den vorausgesagten Wetterdaten kann sie jetzt – das ist der Clou – die Stromerzeugung über die PV-Anlage und den Verbrauch im Haushalt und im Ortsnetz prognostizieren. &bdquo;Der Controller steuert dann die geplante Ladung und Entladung des Batteriespeichers über den Tag“, so Katrin Schulte. &bdquo;An einem sonnigen Tag wird der Batteriespeicher zum Beispiel nicht sofort voll aufgeladen, sondern es bleibt Platz für die Mittags-Spitzen. Auch die Versorgung der Nachbarhaushalte mit überschüssigem PV-Strom könnte so gesteuert werden.“ Der Ansatz wirkt. Was die flächendeckende Umsetzung angeht, sind die Forschenden allerdings realistisch. &bdquo;Dafür braucht es noch ein variables System, das mit den unterschiedlichen Ausstattungen der Haushalte umgehen kann und die zeitaufwendige individuelle Abstimmung spart“, sagt Jungh. Schulte ergänzt: &bdquo;Auch ein Geschäftsmodell ist nötig, das Anreize schafft für den Einbau eines Batteriespeichers und die eventuelle Versorgung der Nachbarn mit PV-Strom.“ Aber der erste, wichtige Schritt ist gemacht. Und auch wenn das Projekt bald erfolgreich abgeschlossen ist, das Thema lässt Katrin Schulte nicht los: &bdquo;Es gibt schon Überlegungen zu Nachfolgeprojekten, um den Ansatz weiter auszubauen.“

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