Hamburg: Pilotprojekt für digitales Ortsnetz



Der Ausbau der Elektromobilität und die dafür erforderliche Ladeinfrastruktur stellt Verteilungsnetze vor große Herausforderungen. Um einen flächendeckenden Ausbau der Niederspannungsnetze und eine Überlastsituation in Ortsnetzen zu vermeiden, arbeiten Siemens und Stromnetz Hamburg GmbH nun in einem auf drei Jahre angelegten Pilotprojekt zusammen. Ziel ist es, mit Hilfe eines Konzepts für eine resiliente Informations- und Kommunikationstechnik zur Digitalisierung von Ortsnetzen auch künftig einen stabilen und zuverlässigen Betrieb der Niederspannungsnetze und somit eine sichere Stromversorgung zu ermöglichen, da der Bedarf nach Ladeinfrastruktur für Elektroautos weiter steigt.

Auch Hamburg treibt den Ausbau der Elektromobilität und die dafür erforderliche Ladeinfrastruktur voran. Stromnetz Hamburg als zuständiger Verteilungsnetzbetreiber muss einen sicheren und zuverlässigen Netzbetrieb gewährleisten und gleichzeitig die steigende Integration von Heimladestationen ins Netz ermöglichen. Darüber hinaus müssen Spannungsbänder eingehalten werden. Heimladestationen werden bislang in der Regel ohne äußere Steuerung und Eingriffsmöglichkeiten angeschlossen. Dies führt Verteilungsnetze an Kapazitätsgrenzen, wenn viele Elektroautos gleichzeitig geladen werden, beispielsweise nach Feierabend. Kapazitätsgrenzen bestehender Netze können bisher nur mit der Verstärkung bestehender Kabel sowie dem Austausch von Transformatoren und Schaltgeräten behoben werden. Damit sind jedoch arbeits- und kostenintensive Baumaßnahme erforderlich, die zudem zu starken Beeinträchtigungen des städtischen Lebens führen können. Stromnetz Hamburg und Siemens arbeiten deshalb gemeinsam an einer digitalen Lösung: Mit Hilfe von steuernden oder regelnden Eingriffen kann der Netzbetreiber von Niederspannungsnetzen die Flexibilität von Heimladestationen nutzen, um das Netz beispielsweise durch Lastverschiebungen zu entlasten.

"Die Anforderungen an zukünftige Verteilungsnetze nehmen durch die erhöhten Leistungsbedarfe für Elektromobilität ordentlich an Fahrt auf. Darauf müssen wir vorbereitet sein und unser Netz besonders auf der Niederspannungsebene flexibler und intelligenter gestalten, denn nur durch einen hohen Digitalisierungsgrad können wir uns auf sporadisch auftretende Kapazitätsengpässe sinnvoll einstellen. Das Pilotprojekt mit Siemens gibt uns die Möglichkeit, diese Technologie ausreichend zu prüfen, bevor wir einen großflächigen Rollout derartiger oder vergleichbarer Technologien ins Auge fassen. Unsere Kundinnen und Kunden sollen auch außerhalb des öffentlichen Raums ihren veränderten Mobilitätsbedürfnissen nachkommen und sich auch zukünftig auf ein stabiles und sicheres Stromnetz verlassen können, so Thomas Volk, Geschäftsführer Stromnetz Hamburg."

"Wir freuen uns, mit Stromnetz Hamburg dieses zukunftsweisende Pilotprojekt zu realisieren" sagte Michael Schneider, Segmentleiter Digital Grid Software & Consulting bei Siemens Smart Infrastructure. "Der rasche Ausbau der Elektromobilität wie etwa in Hamburg führt im Niederspannungsnetz gleichzeitig zu hohen Lasten und zum Abruf hoher Leistung. Dies kann zu Überlastungen des Netzes führen. Eine intelligente, dezentrale Überwachung und Steuerung privater Ladeeinrichtungen im Ortsnetz wird dabei helfen, eine schnelle und kostengünstige Lösung für Verteilungsnetzbetreiber bereitzustellen, mit der sie die hohe Zuverlässigkeit ihrer Netze aufrechterhalten können."

Das Projekt gliedert sich in drei Phasen. Zunächst wird auf dem Innovations-Campus von Stromnetz Hamburg das Betriebsführungskonzept getestet. Im zweiten Schritt werden die gewonnenen Erkenntnisse in Feldtests im öffentlichen Netz erprobt und das Konzept weiter verfeinert. Schließlich können Serienlösungen der Steuerungs- und Anschlusseinheiten flächendeckend eingeführt werden.

Ein digitales Ortsnetz ist wie folgt aufgebaut: Eine intelligente Beobachtungs- und Steuereinheit ist als dezentrale Intelligenz in der Ortsnetzstation verbaut. Sie beobachtet das Niederspannungsnetz und sendet bei Überlastsituationen Anforderungen an die Heimladestationen, damit diese ihre Ladeleistung reduzieren.Die Kommunikation erfolgt dabei mit einem auf der Powerline Communication basierenden Verfahren, bei dem dafür Sorge getragen wurde, dass weder personenbezogene Daten genutzt und übertragen werden noch Daten, die Rückschlüsse auf das Verhalten der Fahrzeugbesitzer zulassen. Die Lösung ist so gestaltet, dass sie lokal autark arbeitet und im Betrieb keine ständige Kommunikation zu einem Zentralsystem benötigt, so dass sie gezielt und selektiv in das Verteilungsnetz ausgerollt werden kann. Durch den Einsatz von selbstlernenden Verfahren kann der Aufwand für die Inbetriebsetzung und Wartung des Digitalen Ortsnetzes auf ein Minimum reduziert werden.

Das digitale Ortsnetz wird dabei helfen, im Niederspannungsnetz die Spannung einzuhalten und eine Überlastung zu vermeiden. Dies wird nicht nur beim Ausbau der Elektromobilität ein wichtiger Faktor zur Stabilisierung des Netzes sein, sondern auch bei der Einspeisung von Strom aus erneuerbaren Energiequellen wie etwa Photovoltaik oder dem verstärkten Einsatz von Wärmepumpen. Damit liefert das Digitale Ortsnetz einen wichtigen Beitrag zur Energiewende und Dekarbonisierung des Energie- und Verkehrssektors.

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