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 Linearpotentiometer LRW2/3 - Höchste Präzision bei vielen Messpunkten
17.05.2017 | WayCon Positionsmesstechnik GmbH

nachricht Neues 100 kW-Wechselrichtermodul für B6-Standard halbiert Gewicht und Volumen
17.05.2017 | Fraunhofer Institut für Windenergie und Energiesystemtechnik IWES

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: Tumult im trägen Elektronen-Dasein

Ein internationales Team von Physikern hat erstmals das Streuverhalten von Elektronen in einem nichtleitenden Material direkt beobachtet. Ihre Erkenntnisse könnten der Strahlungsmedizin zu Gute kommen.

Elektronen in nichtleitenden Materialien könnte man Trägheit nachsagen. In der Regel bleiben sie an ihren Plätzen, tief im Inneren eines solchen Atomverbunds....

Im Focus: Turmoil in sluggish electrons’ existence

An international team of physicists has monitored the scattering behaviour of electrons in a non-conducting material in real-time. Their insights could be beneficial for radiotherapy.

We can refer to electrons in non-conducting materials as ‘sluggish’. Typically, they remain fixed in a location, deep inside an atomic composite. It is hence...

Im Focus: Hauchdünne magnetische Materialien für zukünftige Quantentechnologien entwickelt

Zweidimensionale magnetische Strukturen gelten als vielversprechendes Material für neuartige Datenspeicher, da sich die magnetischen Eigenschaften einzelner Molekülen untersuchen und verändern lassen. Forscher haben nun erstmals einen hauchdünnen Ferrimagneten hergestellt, bei dem sich Moleküle mit verschiedenen magnetischen Zentren auf einer Goldfläche selbst zu einem Schachbrettmuster anordnen. Dies berichten Wissenschaftler des Swiss Nanoscience Institutes der Universität Basel und des Paul Scherrer Institutes in der Wissenschaftszeitschrift «Nature Communications».

Ferrimagneten besitzen zwei magnetische Zentren, deren Magnetismus verschieden stark ist und in entgegengesetzte Richtungen zeigt. Zweidimensionale, quasi...

Im Focus: Neuer Ionisationsweg in molekularem Wasserstoff identifiziert

„Wackelndes“ Molekül schüttelt Elektron ab

Wie reagiert molekularer Wasserstoff auf Beschuss mit intensiven ultrakurzen Laserpulsen? Forscher am Heidelberger MPI für Kernphysik haben neben bekannten...

Im Focus: Wafer-thin Magnetic Materials Developed for Future Quantum Technologies

Two-dimensional magnetic structures are regarded as a promising material for new types of data storage, since the magnetic properties of individual molecular building blocks can be investigated and modified. For the first time, researchers have now produced a wafer-thin ferrimagnet, in which molecules with different magnetic centers arrange themselves on a gold surface to form a checkerboard pattern. Scientists at the Swiss Nanoscience Institute at the University of Basel and the Paul Scherrer Institute published their findings in the journal Nature Communications.

Ferrimagnets are composed of two centers which are magnetized at different strengths and point in opposing directions. Two-dimensional, quasi-flat ferrimagnets...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Diabetes Kongress 2017:„Closed Loop“-Systeme als künstliche Bauchspeicheldrüse ab 2018 Realität

23.05.2017 | Veranstaltungen

Aachener Werkzeugmaschinen-Kolloquium 2017: Internet of Production für agile Unternehmen

23.05.2017 | Veranstaltungen

14. Dortmunder MST-Konferenz zeigt individualisierte Gesundheitslösungen mit Mikro- und Nanotechnik

22.05.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Medikamente aus der CLOUD: Neuer Standard für die Suche nach Wirkstoffkombinationen

23.05.2017 | Biowissenschaften Chemie

Diabetes Kongress 2017:„Closed Loop“-Systeme als künstliche Bauchspeicheldrüse ab 2018 Realität

23.05.2017 | Veranstaltungsnachrichten

CAST-Projekt setzt Dunkler Materie neue Grenzen

23.05.2017 | Physik Astronomie