Einzelziele der RWTH Aachen

Als Wissenschaftspartner bei der Durchführung von IRENE will die RWTH Antworten auf folgende Fragen finden:

• Inwieweit werden Elektrofahrzeuge in einer Größenordnung, wie sie für das Jahr 2020 vorgesehen ist, das Verteilnetz belasten? Werden sich die Belastungen örtlich wie zeitlich stochastisch verteilen oder führen sie punktuell zu Engpässen?
• Sind Standardlastprofile bzw. Standardeinspeiseprofile für die Betrachtung einzelner Niederspannungsnetze geeignet? Wie können alternative Last- bzw. Einspeiseprofile beschrieben werden?
• Welche Auswirkungen haben die in Zukunft erwarteten zunehmenden Unsymmetrien (z. B. PV Anlage speist in L1, Elektrofahrzeug lädt von Phase L2) auf die Verteilungsnetze?
• Welche Messtechnik wird in welchem Umfang benötigt und wie positioniert, um stets ausreichend Informationen zu den Zuständen im Verteilnetz zu haben?
• Inwiefern kann auf dezentrale Einspeiseanlagen Einfluss genommen werden, so dass sie das Verteilnetz nicht überlasten? Welche Aktuatorik ist nötig, um ein diesbezügliches Regelsystem zu betreiben?
• Wie soll der Betrieb des aktiven Verteilungsnetzes unter ökologischen, technischen und ökonomischen Aspekten ganzheitlich bewertet werden?

Um diese Fragen belastbar zu beantworten, wird die RWTH Aachen zusammen mit dem Praxispartner AÜW und dem Technologiepartner Siemens Messeinrichtungen und Regelsysteme in einem ausgewählten Teilnetz betreiben und zur Informationsgewinnung nutzen. Um Aussagen im Sinne der Forschungsfragen machen zu können, werden stochastische Modelle und Werkzeuge zur Simulation von Netzzuständen eingesetzt.

An der RWTH Aachen werden Modelle und Methoden entwickelt, die die spätere Auslegung dieser oben beschriebenen aktiven Verteilungsnetze erleichtern. Über die zu entwickelnden Informations- und Datenmodelle zur Modellierung der Last von Elektrofahrzeugen und Ladestellen in Verteilnetzen ist eine Abschätzung der künftigen Belastung der Netze möglich. Um das individuelle Verhalten der Fahrzeugnutzer adäquat zu beschreiben, wird ein Schwerpunkt aus Entwicklung eines georeferenzierten Verkehrsmodells bestehen, welches, basierend auf den durch die Verbundpartner ermittelten Bewegungsprofilen, Verkehrsströme simuliert und so realistische Aussagen über die zu erwartenden Lastprofile durch Elektromobilität ermöglicht.

Über die Kombination mit Prognosemodellen zur realistischen Einspeisung und des Verbrauchs von Energie soll der zusätzliche Handlungsbedarf bei Netzausbaumaßnahmen bzw. intelligenten Netzintegrationskonzepten aufgezeigt werden. Elektroautos und Photovoltaikanlagen werden mit vergleichsweise hohen Anschlussleistungen häufig 1-phasig in die Verteilungsnetze integriert, deren Netzrückwirkungen können zu Unsymmetrien im Drehstromsystem führen. Zur Analyse dieser Effekte wird eine Simulationsumgebung geschaffen, mit der automatisiert eine Vielzahl möglicher Szenarien bzgl. Durchdringung von Elektromobilität
und Regenerativen Energiewandlern berechnet werden kann, so dass auftretende Unsymmetrien beschrieben und bewerten werden können.

Schließlich wird die RWTH eine Methodik entwickeln, der kosteneffizienten Dimensionierung von Aktuatorik und Messtechnik im Verteilungsnetz dient. Ziel dabei ist es, sowohl die richtige Anzahl als auch die richtige Platzierung von Mess- und Steuerorten für beliebige Verteilungsnetze ausgehend von Netztopologien und Ausbaugrad an dezentraler Energiewandlung zu bestimmen.

Ergänzend wird zur Bewertung des zukünftigen Netzbetriebs eine technische Ökoeffizienzanalyse durchgeführt. Dazu wird ein Kriterienkatalog entwickelt und mit den Partnern abgestimmt, der dazu dient, ökonomische, technische und ökologische Aspekte eines Betriebs aktiver Verteilungsnetze in einer ganzheitlichen Analyse zusammenzufassen.


Zusammenfassend werden folgende Ergebnisse von der RWTH Aachen angestrebt:

• Prognosemodelle und Entwicklungsszenarien für Einspeisung, Verbrauch und E-Mobilität.
• Simulationstool einschließlich Szenariendatenbank zur teilautomatisierten Netzberechnung.
• Methodik zur kosteneffizienten Dimensionierung von Aktuatorik und Messtechnik im Verteilungsnetz.
• Entwicklung einer Bewertungsmethodik für aktive Verteilungsnetze.