Netzengpassmanagement mit GridCal
Parallel zum wachsenden Anteil Erneuerbarer Energien (EE) und der Zunahme an Verbrauchern wie Wallboxen und Wärmepumpen steigen die Anforderungen an einen zuverlässigen Netzbetrieb. Eine lückenlose Transparenz der Vorgänge im Netz und ein umfassendes Netzengpassmanagement werden damit unabdingbar. Wie die Systemlösung GridCal Verteilnetzbetreibern diese Aufgaben erleichtert und zugleich einen wirtschaftlichen Netzausbau ermöglicht, zeigt der folgende Beitrag.
Wer sich ein Bild vom Netzengpassmanagement hierzulande machen möchte, dem helfen die regelmäßig aktualisierten Daten der Bundesnetzagentur auf der Plattform SMARD: Laut jüngstem Bericht vom Oktober 2024 waren im 2. Quartal dieses Jahres aufgrund von Netzengpässen Redispatchmaßnahmen zu 71 % im Übertragungsnetz und nur zu 29 % im Verteilnetz nötig. Und das, obwohl etwa 53 % der betroffenen Erneuerbaren Energien im Verteilnetz angeschlossen sind. Zugleich stieg insgesamt der Anteil abgeregelter EE auf rund 14 % im Vergleich zum Vorjahresquartal, was vor allem auf den beschleunigten Ausbau zurückzuführen ist.
Über GridCal gelingt das Niederspannungsmonitoring in Echtzeit bereits auf der Feldebene. (Quelle: PSInsight)
Für Verteilnetzbetreiber bedeutet das zum einen: Sie haben beim Netzausbau bislang gute Arbeit geleistet. Zum anderen ist davon auszugehen, dass durch Energie-, Mobilitäts- und Wärmewende problematische Netzsituationen in Zukunft zunehmen. Die Folge: Mehr denn je müssen Verteilnetzbetreiber sicherstellen, einen genauen Überblick über den Netzzustand zu erhalten, um etwa Netzengpässe frühzeitig zu erkennen. Erst auf dieser Basis sind sie in der Lage, auch den Netzausbau optimal an den Bedingungen der Realität auszurichten. Nicht zuletzt gilt für Netzbetreiber laut §14a des Energiewirtschaftsgesetzes (EnWG) die Pflicht, ihr Netz vorausschauend und bedarfsgerecht auszubauen. Situationen, die das Dimmen von steuerbaren Verbrauchern notwendig machen, können so als Wink mit dem Zaunpfahl aufgefasst werden.
Während es nur logisch ist, potenzielle Netzengpässe viel früher zu erkennen, bevor ein Ausbauzwang nach §14a die Budgetplanungen durcheinanderbringt, stehen allein über 500 Stadtwerke noch an der Startlinie, was den Smart Meter Rollout angeht. Doch mit GridCal gibt es eine Abkürzung, mit der sich alle umfassenden Anforderungen ganzheitlich, sicher und wirtschaftlich erfüllen lassen. Und das alles bei minimaler Belastung der IT – und völlig ohne Cloud.
Potenziale entdecken und wecken
Das vom Technologieunternehmen PSInsight entwickelte GridCal basiert auf über einem Jahrzehnt Praxiserfahrung mit Netzbetreibern und ist bereits seit Jahren bundesweit erfolgreich im Einsatz. Dabei handelt es sich um eine hybride Systemlösung aus dezentralen (GridCal Nodes) und zentralen Komponenten (GridCal Operator). Die Netzdaten werden über die GridCal Nodes unmittelbar in den Ortsnetzstationen erhoben und mittels innovativer Edge-Computing-Technologien umfassenden Analysen in Echtzeit unterzogen. Bereits hier können kritische Netzsituationen wie Engpässe mit Hilfe von Netzsimulationen auch im dahinter liegenden Ortsnetz frühzeitig erkannt und gemeldet werden. Wo andere Lösungen erst in einer teuren Cloud überhaupt anfangen, Engpässe festzustellen, passiert mit GridCal der Großteil der Arbeit bereits auf der Feldebene. Die Mitteilung kann etwa auf mobilen Endgeräten von Mitarbeitern eingehen – oder sie geht an das modulare Herzstück des digitalen Netzbetriebs: den GridCal Operator. Die zentrale Softwarelösung gibt Netzbetreibern ein umfangreiches Werkzeug an die Hand, das nicht nur die vollständige Verwaltung und Skalierung der Netzinformationen ermöglicht.
Daneben helfen umfassende Monitoring- und Analyse-Instrumente dabei, das volle Potenzial aus den Netzdaten zu schöpfen. So lassen sich über den GridCal Operator etwa alle Betriebsmittel – von der Primärtechnik bis zu virtuellen Netzmodellen – digital verwalten, wiederkehrende Prozesse automatisieren und Netzereignisse über ein Störungsmanagement erkennen. Netzberechnungen ermöglichen beispielsweise die Ermittlung von Leistungsfluss oder nichtlinearen unsymmetrischen Zustandsschätzungen, ausgiebige Datenanalysen helfen bei der Erstellung von Prognosen – und mit Georeferenzdaten entsteht ein digitaler Zwilling des gesamten Verteilnetzes zur Echtzeitüberwachung.
Gesetzliche Konsequenzen vermeiden
Kurzum gilt mit Blick auf den Hintergrund des §14a EnWG, Laststeuerungen im Netz möglichst zu vermeiden. Indem die GridCal Nodes kritische Netzsituationen bereits in den Stationen frühzeitig erkennen und der GridCal Operator diese Informationen bündelt, realisiert GridCal das Engpassmanagement auf zwei Arten: zentral orchestrierte Steuerung und lückenloses Engpassmonitoring. Mit den aus den Nodes zur Verfügung stehenden Daten sind umfassende Netzberechnungen und -prognosen möglich. Der GridCal Operator wird so zusätzlich auch noch zur zentralen Niederspannungsleitwarte und kann ganz nebenbei auch eine automatisierte Anschlussprüfung nach VDE-AR-N 4105 durchführen – ideale Voraussetzungen für die Bereiche Netzbetrieb, Instandhaltung und Netzplanung.
Volle Transparenz über das Verteilnetz
Auf Basis des digitalen Zwillings ermöglicht der GridCal Operator über eine Web-Schnittstelle eine automatisierte Netzanschlussprüfung nach VDE-AR-N 4105. (Quelle: PSInsight)
In seiner Funktion als Niederspannungsleitwarte erhalten Netzbetreiber über den GridCal Operator einen vollständigen Überblick über alle Stationen und Betriebsmittel. Während in Störfällen eine automatische Alarmierung inklusive Statusinformationen erfolgt, lassen sich Netzdaten ansonsten bedarfsorientiert abrufen. Das sorgt für Datensparsamkeit, schont Mobilfunkressourcen und bildet die Grundlage für ein echtes klimaschonendes digitales Verteilnetz. Zugleich ist das gesamte System skalierbar und lässt sich bei zunehmender Komplexität des Netzes jederzeit problemlos modular erweitern.
Für ein Höchstmaß an Transparenz sorgen zum einen die Echtzeit-Überwachung und Analyse von Netzdaten wie Lasten, (potenzielle) Engpässe und Spannungsqualität. Zum anderen lassen sich Anschlüsse oder Schaltzustände zur Prüfung von Engpässen auch virtuell simulieren, was die Planung von Anpassungen im physischen Netz deutlich erleichtert. Werden zusätzlich Georeferenzdaten eingebunden, erstellt der GridCal Operator einen vollständigen digitalen Zwilling des eigenen Verteilnetzes – das macht die Netzüberwachung dank der visuellen Übersicht noch einfacher.
Durch die bei Bedarf abrufbaren Netzinformationen gelingt auch eine automatisierte Netzanschlussprüfung nach VDE-AR-N 4105 präzise, schnell und ohne manuellen Eingriff. Anschlussanfragen können unmittelbar über eine Web-Schnittstelle erfolgen, ohne dass Personal aufwändig vor Ort prüfen muss. Zeitgleich werden alle Anschlussprüfungen dokumentiert, um alle rechtlichen Pflichten zur Dokumentation zu erfüllen.
Das optimale Zusammenspiel zwischen Node und Operator und die Vereinigung der Welten von Leitstelle, Planung und Netzbetrieb durch den Operator an einem Ort senken die Betriebs- und Investitionskosten, von denen auch die Endverbraucher profitieren. Und das alles völlig ohne Cloud-Abhängigkeit und damit unsichere Kosten in der Zukunft.
Hoheit über das Netz – und dessen Daten
Die Netzdaten selbst gehören zu den wichtigsten Assets eines Netzbetreibers. Grid-Cal sorgt daher dafür, dass diese bestmöglich geschützt sind. Sie verbleiben zunächst über den GridCal Node in den Ortsnetzstationen. Der Netzbetreiber entscheidet selbst, wann sie aktiv abgerufen werden und anschließend etwa in den GridCal Operator gelangen. Netzbetreiber können diesen unmittelbar in ihre IT-Infrastruktur integrieren oder als gehostete Variante nutzen – auf Wunsch auch mit Datensenke, wenn sie für die Daten bereits einen eigenen Speicher verwenden. Der Operator befindet sich in der gehosteten Variante dabei in einem abgeschlossenen Bereich in einem hochsicheren und hochverfügbaren Rechenzentrum in Deutschland mit Redundanzen im Ausland. Und ein weiterer Schutzwall ist bereits in den Startlöchern: 2025 wird es für das GridCal IT-Security-Paket eine große Erweiterung geben. Netzbetreiber können also auf das kommende Jahr gespannt sein.
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