Was sind Microgrids?

Microgrids sind Teile des Stromnetzes, welche über eine gewisse lokale Intelligenz zur Steuerung verfügen. Das Teilnetz kann ein einzelnes Areal, ein Quartier oder auch ein grösseres Gebiet umfassen. Häufig handelt es sich um Teile des Verteilnetzes (Netzebene 7), die Netzebene 5 kann aber ebenfalls integriert sein. Mit Microgrids kann die Stromversorgung eine gewisse Zeit lang (Minuten, Stunden oder Tage) unabhängig vom übrigen Netz gewährleistet werden (zum Beispiel bei einem Stromausfall). Diese Möglichkeit zur Autarkie erhöht die Strom-Versorgungssicherheit im betroffenen Gebiet und unterscheidet Microgrids vom allgemeineren Begriff «Smart Grid» (siehe auch: Unterschied zwischen Smart Grid und Microgrid).

Autarkie

Damit ein Microgrid bei Bedarf autark funktionieren kann, enthält es neben Stromverbrauchern auch (regelbare) Stromproduzenten und oft auch Stromspeicher, zum Beispiel Batterien. Intelligente Netzkomponenten («Smart Grid») sorgen dafür, dass die Energiebilanz ausgeglichen bleibt und die Spannungshaltung im Microgrid gewährleistet ist. Hierfür können verschiedene Techniken wie Nachfragesteuerung («Demand-Side Management» DMS), Produktionssteuerung und/oder Speichermanagement eingesetzt werden.

Die intelligenten Netzkomponenten, welche für die Regelung des Microgrids notwendig sind, führen zu einem weiteren, grossen Vorteil: Unregelmässig einspeisende Stromquellen, wie zum Beispiel Fotovoltaik-Anlagen oder Windturbinen lassen sich einfacher und mit geringeren Kosten in das Stromnetz integrieren. Dank der Bildung von Microgrids wird in vielen Fällen ein allfälliger Netzausbau entweder ganz überflüssig oder wesentlich kostengünstiger.

Zukunft

Heute ist die Integration von stochastisch einspeisenden erneuerbaren Energien in der Schweiz noch kein Problem. Wenn jedoch in Zukunft massiv mehr Strom aus erneuerbaren Energiequellen eingespeist wird, könnten teure Anpassungen der Netzinfrastruktur notwendig werden, um eine Überlastung von einzelnen Netzkomponenten zu verhindern, welche die Netzstabilität gefährden würden.

Bei den Stromnetzen handelt es sich um sehr langfristige Investitionen. Was in 10 oder 20 Jahren notwendig sein wird oder Kosten einspart, sollte deshalb schon heute berücksichtigt werden. Unsere Forschungsgruppe simuliert Stromnetze (Netzebenen 5 und 7) und findet optimale Lösungen für eine maximale Versorgungssicherheit und kostengünstige Integration von erneuerbaren Energien.

Forschungsschwerpunkte

• Optimale Auslegung von Microgrid-Komponenten für verschiedene Autarkiegrade (Stunden, Tage oder Wochen)
• Simulation von Netzabschnitten zur Lastflussanalyse
• Steuerung von Produktionsanlagen und Energiespeichern
• Möglichkeiten der Lastbegrenzung (Demand-Side Management DMS)
• Kurz- und mittelfristige Bedarfsprognosen und Produktionsprognosen für Strom und Wärme

Kompetenzen/Dienstleistungen

• Planung, Durchführung, Begleitung und Evaluation von Microgrid-Projekten und Microgrid-Studien
• Konzepte und Wirtschaftlichkeitsstudien für die optimale Integration von erneuerbaren Energien in das bestehende Netz
• Simulation von Netzabschnitten und Entwicklung von speziellen Tools für die Planung (unter anderem mit Matlab, Homer, Labview und R)
• Analyse möglicher Lastbegrenzungen in realen Netzabschnitten