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Energiewende im Labor. DLR eröffnet Emulationszentrum für Vernetzte Energiesysteme in Oldenburg04.12.2019

text und foto  |  Christoph Kienemann

„Das Emulationszentrum für Vernetzte Energiesysteme (NESTEC) ermöglicht den Wissenschaftler*innen einen Blick in die Zukunft der Verteilnetze, also jenen Bereich des Energiesystems, an den Häuser, Batteriespeicher und Elektroautos angeschlossen sind. Dadurch können bereits heute die Belastungen der künftigen Netzstrukturen präzise und kostensparend berechnet werden, bevor sie verlegt werden. Noch in den 90er-Jahren war das bundesdeutsche Energiesystem denkbar einfach aufgebaut. Ein paar wenige Stromkonzerne teilten den Markt unter sich auf und produzierten in Großkraftwerken Strom. Die Verteilnetze nahmen eine immer gleiche Strommenge auf. Durch die Energiewende hat sich dieses Szenario geändert. Heute gibt es viele Stromproduzenten und durch die Schwankungen bei Wind- oder Solarenergie ist die Strommenge im Netz nicht mehr konstant. Letzteres stellt die Netzbetreiber vor Herausforderungen und muss möglichst praxisnah erforscht werden.
Doch wer lässt schon gerne in seinem Haus Forscher*innen experimentieren und verzichtet für ein paar Stunden auf Elektrizität? Genau aus diesem Grund eröffnete das DLR nun das NESTEC, um hier realitätsnah zu experimentieren. Während reine Computer-Simulationen immer vereinfachend sind und Experimente am echten Netz naturgemäß engen Grenzen unterliegen, enthält das NESTEC emulierte, also sozusagen miniaturisierte Wohnungen, Häuser, Ladestationen oder Speicher. Für die Forscher*innen schließt sich die Lücke zwischen Computer-Simulation und Reallabor. „Das Emulationszentrum für Vernetzte Energiesysteme ist das neue Herzstück der systemorientierten Energieforschung im DLR“, betont Prof. Karsten Lemmer, DLR-Vorstand für Energie und Verkehr. „Es bietet eine ideale Labor-Infrastruktur für die Gestaltung der Energiewende. Insbesondere die Kopplung der Sektoren Strom, Wärme und Verkehr verschafft uns die erforderliche Flexibilität für ein effizientes, auf erneuerbaren Energien basierendes System.“ „Wir bewegen uns hier also nicht mehr in der virtuellen Welt, sondern können unter realitätsnahen Bedingungen forschen“, sagt Dr. Karsten von Maydell, Abteilungsleiter Energiesystemtechnologie am Institut für Vernetzte Energiesysteme. „Viele Faktoren, die im realen Betrieb auftreten, können in der Simulation nicht erfasst werden. Diese physikalischen Effekte können wir künftig in der NESTEC-Umgebung berücksichtigen.“
Trotz der großen Realitätsnähe findet die Forschung im NESTEC in einem abgeschirmten System statt: Der rund 180 Quadratmeter große Laborkomplex ist über einen eigenen 650-Kilovoltampere-Trafo an das Mittelspannungsnetz angeschlossen, unabhängig von den übrigen Bereichen des Institutsgebäudes und dem umgebenden Verteilnetz. Somit haben Versuche mit Extrembelastungen im NESTEC keine Auswirkungen auf die Außenwelt. Konkret lassen sich im NESTEC bis zu 18 Häuser, durch 18 voneinander unabhängige Simulatoren darstellen, die jeweils reale oder genormte Nutzerprofile wiedergeben. Auf gleiche Art können bis zu 18 Batteriespeicher und 15 Elektroautos, dazu Photovoltaik- und Windkraftanlagen sowie bis zu zwei Kilometer lange Stromleitungen miteinbezogen werden. So entsteht eine Umgebung, die das Energiesystem eines typischen Wohnquartiers des Jahres 2050 nach heutigen Erkenntnissen abbildet.