Die Energiewende stellt das Schweizer Stromnetz vor neue Herausforderungen. Damit das Übertragungsnetz den Anforderungen der Zukunft gewachsen ist, braucht es Forschung und Entwicklung. Zusammen mit Hochschulen entwickelt Swissgrid neue Technologien und Methoden, die für die effiziente und sichere Übertragung der Energie erforderlich sind.
Der Ausbau und die Modernisierung des Schweizer Stromnetzes gehören zu den Schlüsselaufgaben von Swissgrid. Damit auch morgen die Versorgung der Schweiz jederzeit sichergestellt ist. Deshalb suchen wir kluge Köpfe. Swissgrid unterstützt Forschungsprojekte, Diplomarbeiten und vergibt Praktikumsstellen. Forschung zu diesen Themen interessiert uns:
- Automatisierung / Digitalisierung im Systembetrieb und in der Anlagenbewirtschaftung (Asset-Management)
- Neue Technologien / Methoden für die Energieübertragung
- Sicherstellung der Netzstabilität
- Erhöhung der Akzeptanz für Netzprojekte (Modernisierung und Ausbau)
Equigy
Die Stromproduktion wird in Zukunft aufgrund der Zunahme von neuen erneuerbaren Energiequellen unflexibler und schwieriger prognostizierbar. Diese Entwicklung birgt Herausforderungen für die Übertragungsnetzbetreiber. Sie müssen das Gleichgewicht zwischen Produktion und Verbrauch gewährleisten.
Mit der Crowd Balancing Platform «Equigy» hat Swissgrid ein Projekt in der Schweiz lanciert, das auf den Einsatz von Speichertechnologien im Bereich der Primärregelenergie abzielt. Das Projekt hat zum Ziel, kurzfristige Schwankungen im Übertragungsnetz mit Unterstützung von kleinen dezentralen Energiequellen wie Speicher, Elektroautos, Batteriespeicher oder Wärmepumpen auszugleichen.
3D Decision Support System
Wo soll eine neue Leitung durchführen? Welches Gebiet ist geeignet, welches weniger gut? – Das von der ETH Zürich entwickelte Projekt 3D Decision Support System will diese Fragen beantworten und denjenigen Leitungsverlauf finden, der bei den Akteuren die grösste Akzeptanz geniesst.
Das System berücksichtigt zu diesem Zweck die Interessen der Betroffenen und stellt die unterschiedlichen Lösungen dreidimensional dar.
Damit erleichtert das 3D Decision Support System wesentlich die Planung von Leitungen und macht die Projektierung effizienter sowie transparenter. Swissgrid nutzt das System für die Errichtung neuer Leitungen.
Dynamic Line Rating
Die maximale Temperatur der Leiterseile gibt vor, wie viel Strom über eine Leitung fliessen kann, ohne dass diese zu sehr belastet werden oder es zu einem überhöhten Durchhang und damit im schlimmsten Fall zu einer Berührung des Bodens oder von Bäumen kommt.
Bis jetzt werden im Höchstspannungsnetz ausschliesslich drei statische saisonale Werte für die Umgebungstemperatur verwendet, um die maximal erlaubte Stromstärke zu bestimmen. Diese weichen von der Klima-Realität oft ab und die Wetterbedingungen sind von Region zu Region recht unterschiedlich
Mit Dynamic Line Rating wird nun die Nutzung von Echtzeit-Messdaten und mikroklimatischen Wetterprognosen getestet, um die Abhängigkeit zwischen Wetterbedingungen, Leiterseil-Temperatur und Stromstärke besser zu modellieren. Messgeräte, die direkt an den Leiterseilen montiert sind, ermitteln laufend Stromstärke, Temperatur, Neigungswinkel und Beschleunigung. Mit diesen Echtzeitdaten sowie mit den lokalen Wetterprognosen kann die maximale Strommenge, die durch die Leiterseile fliessen darf, flexibel bestimmt werden. Damit ist eine effizientere Auslastung der Netzinfrastruktur möglich.
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Weitere Projekte
Drohneneinsatz im Unterhalt
Vereinzelt entwickeln Tragwerke auf der Innenseite der Rohre Korrosion. Die Korrosionsschutzfarbe verhindert jedoch, dass der Rost bei visuellen Inspektionen auffällt. Mit diesem Projekt wird getestet, ob die Korrosion mit einem automatisierten Verfahren, bei dem Drohnen zum Einsatz kommen, entdeckt werden kann. Ein solches Verfahren erhöht die Sicherheit. Die Leitungen müssen nicht ausgeschaltet werden und es braucht keine Monteure, die in 50 Metern Höhe die Anlagen inspizieren.
Mehr Kapazität auf Übertragungsleitungen
Das Schweizer Stromnetz weist Engpässe auf. Um diese zu beheben, muss die Übertragungskapazität erhöht werden. Dafür braucht es neue Leitungen. Doch bei den Betroffenen stossen diese auf eine geringe Akzeptanz. Als Alternative bietet sich die Optimierung von bestehende Leitungen an.
Das Forschungsprojekt «Hybride Freileitungen in der Schweiz» der ETH Zürich untersucht, wie durch die Kombination von Gleich- und Wechselstromsystemen bei existierenden 380-kV-Freileitungen die Übertragungskapazität gesteigert werden kann. Berechnungen zeigen, dass die Übertragungskapazität mit solchen Leitungen um 50 Prozent erhöht werden könnte.
Die Forscher berücksichtigen neben den technischen Aspekten auch die Wirtschaftlichkeit und die gesellschaftliche Akzeptanz.
Energyscape - Die Landschaft im Zentrum
Windkraftwerke oder Übertragungsleitungen verändern die Landschaft wesentlich. Doch welche Infrastruktur passt in welche Landschaft? Und in welchem Umfang wird sie von den Betroffenen akzeptiert? – Das ETH-Projekt «Energyscape» verfolgt das Ziel, Strominfrastruktur dort zu errichten, wo die Akzeptanz am grössten ist. Zu diesem Zweck erstellt es akustisch-visuelle Simulationen von Infrastruktur in Landschaften, die für die Schweiz charakteristisch sind.
Smart Grids - Intelligente Netze
Immer mehr Strom wird dezentral produziert. Er stammt grösstenteils aus erneuerbaren Quellen wie beispielsweise Wind- und Solarkraftwerken. Seine Produktion ist schwer zu planen und unterliegt Schwankungen.
Deshalb braucht es sogenannte Smart Grids. Sie stellen sicher, dass Produzenten und Konsumenten stets miteinander kommunizieren – und gleichen Schwankungen bei Produktion und Verbrauch aus. Somit tragen Smart Grids zur Gewährleistung eines sicheren und effizienten Betriebs bei.
Ein wichtiger Bestandteil von Smart Grids sind intelligente Messsysteme, sogenannte Smart Meter. Sie helfen, Strom zu sparen, und erhöhen die Energieeffizienz. Die intelligenten Messsysteme sind Teil der Energiestrategie 2050 des Bundes.
Datenvisualisierung
Für den Betrieb des Übertragungsnetzes stehen so viele Daten wie noch nie zur Verfügung. Die grosse Herausforderung ist, diese Daten für Entscheidungen systematisch und zeitgerecht nutzbar zu machen. Dieses Projekt verfolgt das Ziel, mittels Visualisierungen der Daten zum aktuellen Netzzustand schnellere und bessere Entscheidungen zu ermöglichen.
Data Lab
Netzbetreiber bewegen sich in einem unglaublich komplexen und sich stark wandelnden Umfeld, in dem die Menge der generierten Daten rasant zunimmt. Richtig aufbereitet und analysiert, können diese Daten die Entscheidungsfindung und Unternehmenssteuerung optimieren und einen entscheidenden Mehrwert bieten. Dieses Potenzial möchte Swissgrid nutzen. Denn der immer anspruchsvollere Betrieb und die dringend notwendige Modernisierung des Netzes, ebenso die Forderungen der Gesellschaft nach mehr Transparenz verlangen nach neuen Lösungen.
Mithilfe von Data Science ist es möglich, grosse Mengen an Daten auszuwerten und zu analysieren. Data Science ist heutzutage auch für kleinere Unternehmen anwendbar – möglich gemacht durch die fortschreitende Industrialisierung: Tools und Technologien haben sich in den letzten Jahren parallel zu den immer grösseren Rechenleistungen und billigerem Datenspeicher entwickelt und stehen in vielen Fällen beispielsweise als Cloud Plattformen und Cloud Services benutzerfreundlich zur Verfügung. Swissgrid hat bereits mit verschiedenen Pilotprojekten Erfahrung in der Anwendung von Data Science gesammelt. Das Ziel von Swissgrid ist es nun, diesen Bereich weiterzuentwickeln.
Forschungspartner
