Die dezentrale Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien und die zunehmende Nutzung von Elektrofahrzeugen und Wärmepumpen stellen unser Stromnetz vor grosse Herausforderungen. Damit die Stromversorgung nicht durch Engpässe im Netz beeinträchtigt wird, müssen die Netzbetreiber vermehrt Verstärkungen und Ausbauten von Kupferleitungen vornehmen. Doch das ist eine teure Angelegenheit. Um eine intelligentere und kostengünstigere Lösung zu finden, hat das IEFE zusammen mit den Elektrizitätswerken des Kantons Zürich EKZ und den Firmen Swistec Systems AG und Supercomputing Systems AG das Projekt «GridResilience» initiiert. Damit sollen neue und innovative Ansätze gefunden werden, mit denen das Stromnetz kostengünstig fit für die Zukunft gemacht werden kann.

Der Grundgedanke des Forschungsprojektes ist es, nicht nur das Netz auszubauen, sondern vor allem auch die vorhandene Technik besser zu nutzen. Dazu werden die Daten der im Stromnetz installierten intelligenten Stromzähler (Smart Meter) und allen anderen verfügbaren Messgeräten, der Verteilnetze und der Trafostationen auf einer vernetzten Plattform in der Cloud zusammengeführt. Gleichzeitig werden die Daten der Verbraucher (Elektroautos, Boiler, Wärmepumpen etc.) und der dezentralen Stromerzeugungsanlagen (PV-Anlagen) erfasst. Zudem haben sowohl Netzbetreiber wie auch Endkundinnen und -kunden die Möglichkeit, ihren Bedarf auf der Plattform zu hinterlegen. Alle Daten werden mit Hilfe eines Steuerungsalgorithmus ausgewertet und die Verbraucher so zu- oder abgeschaltet, dass die Netzbelastung minimiert wird. Durch dieses flexible und intelligente System kann das Stromnetz lokal stabilisiert und «virtuell» verstärkt werden, ohne dass teure Erweiterungen der Kupferleitungen notwendig sind.

Kernstück des Projekts ist der Steuerungsalgorithmus und das Zusammenführen aller verfügbaren Daten. Dieser soll den Prozess nicht mehr nach vorgegebenen Regeln, sondern flexibel steuern und so mithilfe von Echtzeitdaten auf unterschiedliche Situationen reagieren können. Dazu muss das System ständig neue Informationen einbeziehen und mit verschiedenen Arten von Daten arbeiten, die nicht immer gleichzeitig eintreffen. Einige Signale sind kontinuierlich, d.h. sie ändern sich ständig (wie ein stufenloser Regler). Andere sind diskontinuierlich, d.h. Null oder Eins (wie ein Lichtschalter). Die gesamte Vernetzung erfolgt in der Cloud und bindet sowohl spezielle Programmierschnittstellen (APIs) wie auch einfache Ein-/Aus-Schalter (binäre Schaltkontakte) ein.

Um ein solches System erfolgreich am Markt zu implementieren und langfristig wirtschaftlich betreiben zu können, braucht es eine gewisse Grösse. Diese soll durch das Engagement der Firmen Swistec Systems AG und Supercomputing Systems AG mit all ihren Kunden erreicht werden, in der Testphase zunächst mit den EKZ als Pilotkunde.

Das Projekt «GridResilience» wird vom IEFE zusammen mit den Elektrizitätswerken des Kantons Zürich EKZ, der Swistec Systems AG und der Supercomputing Systems AG realisiert.

Projektname
GridResilience: Stärkung der Verteilnetze durch dezentrale Flexibilitätsoptimierung von Elektrofahrzeugen und Photovoltaik-Wechselrichtern

Projektteam an der ZHAW
Artjoms Obusevs, Petr Korba

Projektpartner
Elektrizitätswerke des Kantons Zürich EKZ, Swistec Systems AG und Supercomputing Systems AG

Auftraggeber
Innosuisse, Bern

Projektdauer
September 2024 bis Mai 2026