Ländliche Regionen in Europa werden oft nur über eine Leitung oder veraltete Netze mit Strom versorgt. Für die Energiewende sollen intelligente Netze für Versorgungssicherheit sorgen.

 

Forscher des Fraunhofer-Instituts für Fabrikbetrieb und -automatisierung (IFF) testen mit Praxispartnern ein RIGRID, kurz für Rural Intelligent Grid. Sie wollen damit eine nachhaltige, kostengünstige und zuverlässige Stromversorgung auch in ländlichen Regionen sichern. 90 % der Fläche in Deutschland sind laut Bundesregierung ländlich geprägt und mehr als die Hälfte der Menschen leben hier.

In ganz Europa lebe die Mehrheit der Bevölkerung nicht in urbanen Zentren. Daher sei es wichtig, mit dem Ausbau regenerativer Energie auch dezentrale, intelligente Versorgungsnetze – sogenannte Smart Grids – aufzubauen. Diese ermöglichen die Integration kleiner Energieerzeuger in das Versorgungsnetz und eine größere Unabhängigkeit von zentralen Energieversorgungsstrukturen.

Im Projekt RIGRD wurde ein solches regionales Netz und Managementsystem entwickelt und in der polnischen Stadt Punsk sowie in der Kommune Dardesheim im Harz in Sachsen-Anhalt beispielhaft erprobt. Mit diesem neuen Werkzeug lassen sich neue Energieinfrastrukturen und -versorgungssysteme im ländlichen Raum optimal planen, etablieren und betreiben. Praxispartner im abgeschlossenen Vorhaben waren der Harz-Regenerativ-Druiberg e.V. und die Regenerativ Kraftwerke Harz RKWH GmbH.

Regionale Versorgungssicherheit entlastet Übertragungsnetze

„Smart Grids helfen unter anderem, die schwankende Lieferung von Strom aus regenerativen Quellen zu koordinieren“, sagte Prof. Przemyslaw Komarnicki, Wissenschaftler am Fraunhofer IFF und Leiter der Abteilung Elektrische Energiesysteme und Infrastrukturen ESI. Gemeinsam mit seinem Team hat er als Projektkoordinator das virtuell-interaktive Energie-Infrastruktur-Design-Tool entwickelt. 
Für das Pilot-Microgrid in Punsk haben die Forschenden vor Ort ein kleines Demonstrationsnetz aufgebaut, das die örtliche Kläranlage, eine Photovoltaikanlage und ein Batteriespeichersystem umfasst. Mit ihm konnten sie live testen, wie ihr System funktioniert und wie es von der Bevölkerung angenommen wird. Das bedienerfreundliche Planungstool übernimmt die 3D-Raumdaten der betroffenen Gebiete samt Gebäuden und überträgt sie in ein virtuelles Szenario.
 
Mehr Energieeffizienz − weniger Klimagase

„Konkret können die Nutzer die Kosten, den CO2-Fußabdruck und die Abhängigkeit vom öffentlichen Versorgungsnetz berechnen und anzeigen lassen“, erläuterte der Ingenieur. Damit ließe sich simulieren, was passiert, wenn beispielsweise auf jedem Dach der Stadt Punsk eine PV-Anlage installiert werden würde. Die Wirkung zusätzlicher Windkraftanlagen oder des Ausbaus von Elektromobilität für den öffentlichen Nahverkehr ließen sich ebenfalls vorausberechnen.

Dabei berücksichtige die Software nicht nur technische und ökonomische, sondern auch sozioökonomische Faktoren sowie Umwelt- und Stadtplanungsaspekte. In Punsk konnten damit die Energieeffizienz gesteigert und die CO2-Emission gesenkt werden. Auch die Bewohner hat das System nach anfänglicher Skepsis überzeugt.

Entscheidung liegt bei den Gemeinden

Das interaktive Planungstool umfasst drei Module: Mit dem virtuellen 3D-Visualisierungsmodul können neue Investitionen hinsichtlich der Verfügbarkeit erneuerbarer Energiequellen überprüft werden. Mit dem Wirtschaftsmodul lässt sich die Rentabilität der Investitionen unter Berücksichtigung der potenziellen Technologien, der lokalen Umweltfaktoren sowie der Verbrauchs- und Geodaten bewerten. Das technische Modul komplettiert die Software. Hiermit können Konzepte für Niederspannungs- und Mittelspannungs-Microgrids sowie deren Komponenten erstellt werden.

Das Planungssystem überlässt den Gemeinden die Entscheidung, worauf sie bei ihrer Energieversorgung Wert legen und wie autark sie von externer Stromversorgung leben wollen. Je nachdem, ob ihnen möglichst viel eigener Solarstrom oder ein alternativer Energiemix mit externen Lieferanten wichtig ist, schlägt das System die optimale Strategie vor, um eine stabile Energieversorung zu gewährleisten.