Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Stabilität von Stromnetzen: Aus Sackgassen Durchfahrtsstraßen machen

10.06.2014

Klimaschutz-Strategien wie die Energiewende führen dazu, dass viele neue Stromerzeuger ans Netz kommen.

Weil die Stromproduktion aus erneuerbaren Energien aber schwankt, immer abhängig von der Stärke des Windes und der Kraft der Sonne, steigt die Gefahr von Instabilitäten im Stromnetz – und damit letztlich die von Monster-Blackouts.

Um hiergegen etwas zu tun, haben Wissenschaftler vom Potsdam-Institut für Klimafolgenforschung (PIK) jetzt eine neuartige Methode zur Analyse nicht-linearer Systeme angewendet.

Ihr Ergebnis: Wenn Sackgassen im Stromnetz an zusätzliche Verbindungen angeschlossen werden, erhöht sich die Netz-Stabilität deutlich. Eine Fallstudie zu Skandinavien bestätigt das.

„Die billigste und daher am weitesten verbreitete Art, neue Stromerzeuger ans Netz anzuschließen, ist der Bau von einzelnen neuen Verbindungen, zum Beispiel von einem Netzknoten zu einem Kraftwerk“, sagt Peter Menck, Leit-Autor der in Nature Communications erschienenen Studie.

„Das ist, wie wenn man in einem verzweigten Straßennetz einfach eine Sackgasse dazu baut.“ Um die Wirkung dieser Vorgehensweise auf das Stromnetz zu testen, haben die Wissenschaftler in einem Standardmodell der Elektro-Ingenieure größere Störungen simuliert.

„Es zeigt sich, dass in der Nähe dieser wie Sackgassen ans Netz gebauten Stromleitungen die Widerstandsfähigkeit gegen Störungen merklich herabgesetzt ist“, so Menck.

„Hiergegen kann man aber ziemlich einfach etwas tun, nämlich indem ein paar wenige Stromtrassen hinzugefügt werden“, sagt Menck. Offenbar ermöglichen es diese neuen Verbindungen, dass aus den Sackgassen gleichsam Durchgangsstraßen werden. Die Störungen stauen sich nicht an einer Stelle, sondern zerfließen im Netz in viele Richtungen, so dass technische Schutzvorrichtungen an den Netzknoten damit fertig werden.

 Erstmals wurde ein neuartiges mathematisches Konzept konkret angewendet

Diese Erkenntnisse wurden möglich, weil die Forscher zum ersten Mal ein neuartiges mathematisches Konzept zur Quantifizierung von Stabilität angewendet haben, das am PIK entwickelt wurde. „Von Energienetzen bis hin zum Dschungel des Amazonas oder zu Zellen im Körper des Menschen – dies alles sind Systeme, die mehrere verschiedene stabile Zustände annehmen können“, erklärt Jürgen Kurths, Leiter des PIK-Forschungsbereichs 'Transdisziplinäre Methoden und Konzepte' und Ko-Autor der Studie.

„Um sogenannte Monster-Stromausfälle zu verstehen, oder ein Absterben des Regenwaldes oder Krebs, muss man die Stabilität von Systemen in Zahlen fassen können – und genau dazu sind wir jetzt in der Lage“, so Kurths. Das Konzept sieht die verschiedenen stabilen Zustände eines Systems als Punkte in einer bergigen Landschaft, mit steilen Felsen und tiefen Tälern. Die Wahrscheinlichkeit, dass ein System nach einem starken Stoß wie ein Ball in eine bestimmte Senke zurückrollt, hängt von der Größe dieses Tals ab.

 Ein Blackout ist teurer als ein paar neue Leitungen

„Im Vergleich zu den möglichen Kosten eines Blackouts ist der Zubau von ein paar neuen Verbindungsleitungen ganz sicher bezahlbar“, sagt Ko-Autor Hans Joachim Schellnhuber, Direktor des PIK. „Die neue Studie ist ein Beispiel dafür, dass innovative Lösungen – in diesem Fall sogar auf der Grundlage bereits heute verfügbarer Technologien – helfen können beim Umbau unseres Energiesystems. Ein Umbau, der aus vielen guten Gründen geschieht, nicht zuletzt natürlich zur Stabilisierung unseres Klimas.“

Artikel: Menck, P.J., Heitzig, J., Kurths, J., Schellnhuber, H.J. (2014): How dead ends undermine power grid stability. Nature Communications [DOI:10.1038/ncomms4969]

Weblink zu Nature Communications: http://www.nature.com/ncomms/2014/140609/ncomms4969/full/ncomms4969.html

Weblink zu der Studie, in der das zugrundeliegende mathematische Konzept erstmals veröffentlicht wurde: http://www.pik-potsdam.de/aktuelles/pressemitteilungen/vom-regenwald-des-amazona...

Kontakt für weitere Informationen:
Potsdam-Institut für Klimafolgenforschung, Pressestelle
Telefon: +49 (0)331 288 2507
E-Mail: presse@pik-potsdam.de
Twitter: @PIK_Klima

Jonas Viering | PIK Potsdam

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Energie und Elektrotechnik:

nachricht Erste integrierte Schaltkreise (IC) aus Plastik
17.02.2018 | Max-Planck-Institut für Polymerforschung

nachricht Verborgene Talente: Mit Bleistift und Papier Wärme in Strom umwandeln
16.02.2018 | Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie GmbH

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Energie und Elektrotechnik >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Erste integrierte Schaltkreise (IC) aus Plastik

Erstmals ist es einem Forscherteam am Max-Planck-Institut (MPI) für Polymerforschung in Mainz gelungen, einen integrierten Schaltkreis (IC) aus einer monomolekularen Schicht eines Halbleiterpolymers herzustellen. Dies erfolgte in einem sogenannten Bottom-Up-Ansatz durch einen selbstanordnenden Aufbau.

In diesem selbstanordnenden Aufbauprozess ordnen sich die Halbleiterpolymere als geordnete monomolekulare Schicht in einem Transistor an. Transistoren sind...

Im Focus: Quantenbits per Licht übertragen

Physiker aus Princeton, Konstanz und Maryland koppeln Quantenbits und Licht

Der Quantencomputer rückt näher: Neue Forschungsergebnisse zeigen das Potenzial von Licht als Medium, um Informationen zwischen sogenannten Quantenbits...

Im Focus: Demonstration of a single molecule piezoelectric effect

Breakthrough provides a new concept of the design of molecular motors, sensors and electricity generators at nanoscale

Researchers from the Institute of Organic Chemistry and Biochemistry of the CAS (IOCB Prague), Institute of Physics of the CAS (IP CAS) and Palacký University...

Im Focus: Das VLT der ESO arbeitet erstmals wie ein 16-Meter-Teleskop

Erstes Licht für das ESPRESSO-Instrument mit allen vier Hauptteleskopen

Das ESPRESSO-Instrument am Very Large Telescope der ESO in Chile hat zum ersten Mal das kombinierte Licht aller vier 8,2-Meter-Hauptteleskope nutzbar gemacht....

Im Focus: Neuer Quantenspeicher behält Information über Stunden

Information in einem Quantensystem abzuspeichern ist schwer, sie geht meist rasch verloren. An der TU Wien erzielte man nun ultralange Speicherzeiten mit winzigen Diamanten.

Mit Quantenteilchen kann man Information speichern und manipulieren – das ist die Basis für viele vielversprechende Technologien, vom hochsensiblen...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Auf der grünen Welle in die Zukunft des Mobilfunks

16.02.2018 | Veranstaltungen

Smart City: Interdisziplinäre Konferenz zu Solarenergie und Architektur

15.02.2018 | Veranstaltungen

Forschung für fruchtbare Böden / BonaRes-Konferenz 2018 versammelt internationale Bodenforscher

15.02.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Erste integrierte Schaltkreise (IC) aus Plastik

17.02.2018 | Energie und Elektrotechnik

Stammbaum der Tagfalter erstmalig umfassend neu aufgestellt

16.02.2018 | Biowissenschaften Chemie

Neue Strategien zur Behandlung chronischer Nierenleiden kommen aus der Tierwelt

16.02.2018 | Biowissenschaften Chemie

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics