05.09.2025 – Netztransparenz in der Niederspannung ist für das Stadtwerk im schweizerischen Winterthur keine Pflicht, sondern Notwendigkeit. Gemeinsam mit Partner Fichtner wird der Netzzustand in einem Ortsnetz in Echtzeit abgebildet.
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Im schweizerischen Winterthur hat das örtliche Stadtwerk ein ambitioniertes Pilotprojekt aufgesetzt, um eine smarte Lösung für die zunehmenden Anforderungen an Netztransparenz und -effizienz zu testen. Im Mittelpunkt des Vorhabens steht für das Stadtwerk Winterthur der Ortsteil Gotzenwil. Unterstützt durch ihren deutschen Partner Fichtner GmbH – gemeinsam mit seinem Tochterunternehmen Fichtner IT Consulting – sollen detaillierte Echtzeit-Einblicke in das gesamte Ortsnetz von Gotzenwil möglich werden. Auf diese Weise sollen zukünftige Engpässe frühzeitig sichtbar und Netzinvestitionen planbarer werden.
Wie in Deutschland stehen auch die Schweizer Netzbetreiber vor der Aufgabe, die volatile Stromerzeugung durch PV-Anlagen und eine steigende Anzahl von elektrischen Verbrauchern wie Elektroautos und Wärmepumpen zuverlässig ins Verteilnetz zu integrieren. Der Unterschied zu Deutschland besteht jedoch darin, dass die Schweizer Netzbetreiber weit weniger stark von den regulatorischen Vorgaben getrieben werden, für einen klaren Durchblick im eigenen Verteilernetz zu sorgen.
Der regulatorische Tellerrand
Dennoch haben natürlich auch die Schweizer Netzbetreiber auf Regularien zu achten, durch die Netztransparenzprozesse angeschoben werden. So erlaubt beispielsweise eine neue gesetzliche Regelung ab 2026, dass Netzbetreiber angemeldete PV-Anlagen bei Bedarf abregeln dürfen – allerdings nur bis zu drei Prozent der Jahresenergie. Wird dieser Wert überschritten, sind Entschädigungszahlungen fällig. Hierfür benötigen die Schweizer Leitstellen Einblicke, was wann und wo im Netz passiert. Vorteile hinsichtlich der Transparenz bietet in der Schweiz zudem der Smart-Meter-Roll- out, der bis zum Jahr 2027 zu 80 Prozent abgeschlossen sein soll: „Das gibt uns einen guten ersten Einblick in die Prozesse im Netz, insbesondere um die Netzplanung zu optimieren. Leider reicht dies nicht aus, um ein Smart Grid direkt zu betreiben“, erklärt Fabian Carigiet, Projektleiter Smart Grid bei der Stadtwerke Winterthur.
Kritische Bereiche identifizieren
Das Pilotnetz in Gotzenwil soll nach Angaben der Projektbeteiligten in erster Linie dazu dienen, Erfahrungen mit dem Aufbau und Betrieb eines transparenten Verteilnetzes zu sammeln. Die Verantwortlichen wollen in Erfahrung bringen, welche Messpunkte für die Zielnetzplanung entscheidend sind, welche Daten und -auflösung für das Netzmonitoring sinnvoll erscheinen und welche Funktionalitäten in einem darauf aufbauenden Smart Grid langfristig wichtig werden.
Bei den technischen Projektzielen liegt ein Schwerpunkt auf der Überprüfung der Netzzustandsberechnungen. Genauer gesagt geht es darum, ob die berechneten Annahmen mit den real gemessenen Werten übereinstimmen. Ein weiteres Ziel ist die genaue Ermittlung der Ströme im PEN-Leiter, wenn der PEN bei nicht dreiphasigen Lasten im Ortsnetz belastet wird. Dies ist wichtig für die Erdungsdimensionierungen. „Ein weiteres wichtiges Thema für uns ist die Blindleistung. Unsere Lasten werden immer kapazitiver. Wir wollen erkennen, wo die möglichen Quellen für diese wachsenden kapazitiven Lasten liegen“, zählt Fabian Carigiet weitere Projektziele auf.
Der Fichtner Digital Grid Monitor (FDG) visualisiert die Netzzustandsberechnung im Gotzenwiller Ortsnetz auch georeferenziert. (Bild: Microsoft Corp., Stadtwerk Winterthur, Fichtner)
Das Messkonzept
Nachdem die ersten Labortests beim Stuttgarter Projektpartner Fichtner im Mai 2024 erfolgreich waren, ging es an die Hardwareinstallation im Gotzenwiler Ortsnetz. Das lokale Testnetz umfasst rund 55 Netzanschlüsse mit ca. 160 Kunden, wobei schon einige Wärmepumpen, PV-Anlagen und Ladestationen integriert wurden. Für die Datenerfassung im Projektnetz wurden die 1 MW-Trafostation und drei Verteilkästen mit Messgeräten von Camille Bauer Metrawatt ausgerüstet, die kontinuierlich Daten wie Strom, Spannung, Phasenwinkel und Leistung an das Rechenzentrum des Stuttgarter Infrastruktur-Dienstleisters Fichtner liefern. Die Messdaten werden dabei durch die eigens von Fichtner aufgebaute REST-Schnittstelle minütlich abgefragt. Tatsächlich hat das Stadtwerk Winterthur mit der Implementierung des Digitalen Zwillings bereits im Jahr 2019 begonnen. Für den mittlerweile im Betrieb befindlichen Digitalen Zwilling wurden die Daten aus unterschiedlichen Dateninseln auf dem Netzsimulationstool Adaptricity zusammengeführt: Kabeldaten aus dem GIS, Informationen aus dem Netzleitsystem (NLS), Smart-Meter-Daten, Kundendaten sowie Netzkomponentendaten aus den unterschiedlichen SAP-Datenbanken.
Minütliche Netzzustandsberechnung
Für die Netzzustandsberechnung fasst Fichtner diese Daten in einem kundenunabhängigen Modell zusammen, um sie anschließend mit intelligenten Algorithmen in ein topologisch rechenfähiges Netzmodell zu überführen, wie Paul Biskup, Bereichsleiter Smart-Grid bei IT Consulting, erklärt: „Die Livedaten, die wir von den Messgeräten abfragen, verknüpfen wir mit unserem topologisch rechenfähigen Netz- modell und führen dort automatisiert die Netzzustandsberechnungen mit Power-Factory für das gesamte Pilotnetz durch.“ Die Ergebnisse der Netzzustandsberechnungen geben Fichtner dann über das Anwendermodul Fichtner Digital Grid Monitor an das Stadtwerk Winterthur zurück, das somit „minütlich Auslastungs- und Spannungswerte für alle Leitungen und Knotenpunkte im gesamten Pilotnetz erhält“, ergänzt Friederike Huber, fachliche Projektleitung bei Fichtner.
Über das webbasierte Anwendermodul kann der Schweizer Netzbetreiber die eingehenden Berechnungsergebnisse zudem georeferenziert abrufen und in einem Dashboard visualisieren – einschließlich der korrekten Verortung der Messgeräte in der Netztopologie. Da die Daten innerhalb weniger Sekunden nach der Erfassung visualisiert werden, erhält das Stadtwerk Winterthur Echtzeit-Einblicke für das komplette Pilotnetz und somit eine gute Basis für den zukünftigen Aufbau eines Smart Grid-Folgeprojekts. (cp)