Süddeutsche Zeitung

TU-Campus Garching:Das Stromnetz der Zukunft

Wenn Energie dezentral aus Wind und Sonne erzeugt wird und alle Autos mit Elektroantrieb fahren, braucht es eine ganz andere Infrastruktur als heute. Garchinger Forscher simulieren sie anhand einer kleinen Siedlung

Es ist keine Siedlung im herkömmlichen Sinne, es fehlen Türkränze, ferngesteuerte Garagentüren und spielende Kinder, stattdessen sind nur Rohre, Kessel und Leitungen zu sehen. Dennoch wird im Microgrid-Labor des "Zentrums für gekoppelte intelligente Energiesysteme" im Forschungscampus eine kleine Straße simuliert, wie sie auch irgendwo anders in Garching stehen könnte. Vier Einfamilienhäuser und ein Mehrfamilienhaus mit 30 Wohnungen werden hier nachgestellt, plus Erweiterungsmöglichkeit. Den Forschern geht es darum, die Auswirkungen der Energiewende zu untersuchen. Dazu haben sie ein unabhängiges Strom- und Wärmeverteilernetz aufgebaut, in dem die Gebäude miteinander kommunizieren.

Die schöne neue Energiewelt beginnt schon vor dem Haus des Zentrums für Energie und Information (ZEI) der TU München, in dem das Microgrid-Labor untergebracht ist. Vier Elektroautos stehen in Reih und Glied auf den Parkplätzen, alle sind an Steckdosen angeschlossen und werden geladen, ganz real. Stromlieferanten sind die simulierten Häuser im untersten Geschoss des Gebäudes, das vom Keller bis zum ersten Stock reicht. Ausreichend Platz also für all die Apparaturen, die die Studenten, Masteranden und Doktoranden hier aufgebaut haben. Die Häuser verfügen über modernste Technologie mit Wärmepumpen, Blockheizkraftwerken und vier Fotovoltaikanlagen auf dem Dach. Alle hängen an einem experimentellen Stromnetz, dessen Kabel im benachbarten Niederspannungsraum zusammenlaufen. "Wir wollen hier eine offene Plattform für die Energie- und Informationsforschung anbieten", sagt Philipp Kuhn, stellvertretender Leiter des Lehrstuhls für erneuerbare und nachhaltige Energiesysteme. Das bedeutet, nicht nur andere TU-Lehrstühle können hier Projekte anmelden, auch eine Zusammenarbeit mit der Industrie sei denkbar. Wenn etwa die Stadtwerke kämen und sagten, sie wollten einen Smart Meter testen, also einen intelligenten Stromzähler, dann wäre das durchaus in diesem Labor möglich, nennt Kuhn als Beispiel.

Gerade in Zeiten, da sich der Energiesektor stark wandelt, sehen die Forscher am ZEI ihre Arbeit als Antwort auf neue Fragestellungen. Denn in Zukunft werden nicht mehr die großen Kraftwerke den Energiemarkt dominieren. Es kommen zahlreiche dezentrale Energielieferanten hinzu, und das Stromnetz muss starke Schwankungen verkraften beim Angebot von Strom aus Sonne und Wind. Gleichzeitig wird der Stromverbrauch durch Elektroautos und Wärmepumpen noch steigen. Um die neue Energiewelt zu analysieren, können die Forscher auf die Daten von circa tausend Messstellen in ihrem Labor zurückgreifen. "Wir vergleichen Szenarien ohne Fotovoltaik-Anlage und Ladestation für das Elektroauto mit Szenarien, bei denen wir intelligente vernetzte Regelungsstrategien testen", sagt Franz Christange, Leiter der Forschungsgruppe des neuen Zentrums für gekoppelte intelligente Energiesysteme, auf Englisch Center for Combined Smart Energy Systems (Coses). Die Forscher wollen wissen, wie es sich auf die Netzstabilität auswirkt, wenn beispielsweise das Elektroauto nicht dann geladen wird, wenn die Sonne scheint, sondern am Abend, wenn der Autofahrer von der Arbeit nach Hause kommt. Natürlich werden auch Batterien zur Speicherung von Strom und große Wassertanks als Wärmespeicher eingesetzt, damit die Heizung auch ohne Sonnenschein läuft und die Dusche am Morgen warm ist.

Christange prophezeit, dass Spannungsprobleme im Netz zunehmen werden, weil sie nicht für die neue Art der Energieerzeugung - und Nutzung ausgelegt sind. Die Forscher wollen jedoch herausfinden, wie sich die Netzstruktur optimal ausnutzen lässt. Eine Möglichkeit wäre etwa, mit billigen Preisen Anreize zu schaffen, den Strom mittags zu nutzen, wenn die Sonne scheint. Oder Blockheizkraftwerke so zu programmieren, dass sie den Strom abends produzieren, wenn er gebraucht wird. Was ihrem Labor dabei ein Alleinstellungsmerkmal verleihe, sei die Tatsache, dass sie nicht nur handelsübliche Technik einsetzten und untersuchten, sondern dort auch kleinste Veränderungen vornehmen können. "Wir können tief in die Geräte hineinzoomen", sagt Kuhn, und sie weiterentwickeln.

Erste Interessenten für eine Zusammenarbeit im Labor gibt es schon. Eine Forschungsgruppe der TU will eine Softwareplattform entwickeln, wie diese Technologien in den Gebäuden miteinander reden.

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Quelle:
SZ vom 16.07.2019
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