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Intelligente Rasterfelder können Elektrizitätsnachfrage und -angebot decentrally zusammenbringen

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Die Intelligenzelektrizitätsmeßinstrumente, die für solch ein System entwickelt wurden, würden in der Lage sein, elektrische Vorrichtungen zu schalten

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Um das Management von Fluktuationen in der Elektrizität, die durch Solar zu verbessern geliefert wird und wickeln Sie Installationen, das Elektrizitätsnetz muss intelligenter arbeiten zukünftig. Elektrizitätslieferanten zielen darauf ab, in der Lage zu sein, Verbrauch auf der Grundlage von Versorgungsmaterial mithilfe eines intelligenten Elektrizitätsnetzes, ein intelligentes Rasterfeld zu regulieren. Die intelligenten Elektrizitätsmeßinstrumente, die für solch ein System entwickelt wurden, würden in der Lage sein, elektrische Vorrichtungen an und auszuschalten. Forscher vom maximalen Planck Institut für Dynamik und Self-Organization haben jetzt gezeigt, dass intelligente Elektrizitätsmeßinstrumente Elektrizitätsnachfrage und -angebot einer völlig Selbst-organisierten Basis decentrally und auf zusammenbringen können. Bis jetzt arbeiteten Elektrizitätslieferanten an der Annahme, dass sie Verbrauchsdaten zentral sammeln und Elektrizitätsnachfrage und -angebot auch zentral würden koordinieren müssen.

Dieses bildet die Stromversorgung anfällig für Hackerangriffe und spricht auch Datenschutzausgaben - Probleme an, die nicht mit einer völlig decentral Lösung der maximalen Planck Forscher entstehen. Decentral Steuerung entspannt auch sich die Notwendigkeit am komplizierten Entwurf der beträchtlichen Kommunikationsinfrastrukturs, die angefordert würde, um Millionen Elektrizitätsmeßinstrumente mit den Hauptenergielieferanten in der Zukunft anzuschließen.

Der Gebrauch von erneuerbaren Energiequellen wächst schnell. Zum Beispiel seit frühem 2014, hat der Einzug von den erneuerbaren Energiequellen über 28 Prozent Elektrizitätsverbrauch in Deutschland - ein neues, absolute Rekordhöhe erreicht. Jedoch mit dem Aufstieg von Solar und wickeln Sie Installationen, Fluktuationen im Elektrizitätsnetz sind auch im Zunehmen. Wenn vordere Abdeckungen Süddeutschland einer Wolke, gibt es ein plötzliches Bad in der Menge von Elektrizität geliefert durch die Sonnenkraftwerke. Und wenn ein Sturm sich nähert, Stromerzeugung in den Windparkzunahmen plötzlich und schwankt sogar als üblich. Solche Fluktuationen entstehen nicht im traditionellen Elektrizitätsnetz, da die Generatoren in den kohlebeheizten Kraftwerken und in restlichen Atomkraftwerken entlang regelmäßig Tag am Tag heraus tuckern und stellen ein konstantes Versorgungsmaterial Elektrizität bereit.

Die zunehmeneinzugsfluktuationen müssen durch simultane Schwankungen des Elektrizitätsverbrauchs zukünftig ausgeglichen werden. Z.B. wenn der Wind und die Sonne viel Energie, die Kühleinheiten in den Rechenzentren und die Lager liefern, und Ladestationen des elektrischen Autos sollte angekurbelt werden; wenn Produktion eintaucht, sollten sie auf stand-by gesetzt werden. Um dieses zu erzielen, möchten die Energielieferanten ihre Kunden mit Elektrizitätssteuervorrichtungen, so genannte intelligente Messinstrumente zukünftig ausrüsten. Diese würden in Haushalte oder in Firmavoraussetzungen und die Daten zu übertragen angebracht, die sie automatisch zum Energielieferanten sammeln. Abhängig von dem vorhandenen Versorgungsmaterial von Elektrizität, konnten Haushalt und industrielle Vorrichtungen geschaltenes AN/AUS dann sein. Kunden sind wahrscheinlicher, solche Systeme anzunehmen, wenn ihnen überschüssige Energie zu niedrigeren Preisen angeboten werden. Um die Stromversorgung und die Nachfrage, haben Forscher am maximalen Planck Institut für Dynamik zu koordinieren und Self-Organization in Göttingen ein neues Konzept vorgestellt das auf das völlig decentral Zusammenbringen der Stromversorgung und der Nachfrage sich konzentriert.

Häcker konnten ein zentrales Versorgungsmaterial-Netz zu einem Halt holen

Der vorhandene heutige Tag der Konzepte für eine zukünftige intelligente Arbeit des Elektrizitätsnetzes (intelligentes Rasterfeld) über die Annahme, dass die Daten für alle Elektrizitätsverbraucher und -generatoren zentral vom Energielieferanten gesammelt würden. Jedoch entsprechend Benjamin Schäfer, ein Physiker vom maximalen Planck Institut für Dynamik und Self-Organization, bezieht diese Annäherung verschiedene Risiken mit ein: „Diese Art der zentralen Steuerung ist ein potenzielles Ziel für Hackerangriffe.“ Wenn jemand in die Steuermitte über das Internet zerhackt, konnten sie das Versorgungsmaterial-Netz zu einem kompletten Stillstand schlimmstenfalls holen. Zuzeiten der zunehmeninternet-Kriminalität muss dieses Drehbuch ernst genommen werden. „Außerdem, bleibt es erklärt zu werden, wie Datenschutz garantiert werden könnte, wenn Kundenverbrauchsdaten werden ständig übermittelt einer zentralen Position.“

Aus diesem Grund überprüfte Benjamin Schäfer, Mitglied Forschungsgruppe der Marc-Timmes, „Netz-Dynamik“, ob zentrale Steuerung wirklich wesentlich ist. Die Inspiration für das Projekt wurde von einem Mitarbeitpartner der maximalen Planck Forscher, der geschäftsführende Geschäftsführer des Karlsruhe-gegründeten Firma einfachen intelligenten Rasterfeldes, Thomas Walter zur Verfügung gestellt. Seine Firma entwickelt Systemslösungen für den Betrieb der decentral Energienetze - der Elektrizitätsnetze ist, in denen die Elektrizität ausschließlich nicht von den großen Kraftwerken zur Verfügung gestellt wird und in zunehmendem Maße durch zahlreiche kleine Generatoren geliefert wird. Als Teil dieser Studie, Benjamins Schäfer, zusammen mit Marc Timme, sein ehemaliger Kursteilnehmer Moritz Matthiae des Kollege Dolches Witthaut und der Meister, überprüft ob und wie, die intelligenten Messinstrumente, die auf Voraussetzungen der Kunden angebracht waren, Verbrauch ohne einen Umweg über ein zentrales Kontrollsystem direkt und decentrally regulieren konnten.

Zu diesem Zweck entwickelten die Physiker ein mathematisches Modell, in dem sie die Elektrizitätsgeneratoren und -verbraucher simulierten. Sie wollten herausfinden, ob das gesamte Netz beständig bleibt, wenn Regelung decentrally durchgeführt und nicht mehr Korrdination in den zentralen Energielieferanten miteinbezieht wird. Würde das Netz in der Lage sein, sich auf mehr oder weniger Selbst-organisierte Basis laufen zu lassen? Im Allgemeinen wird Netzfrequenz, d.h. an der die Frequenz der Wechselstrom im Versorgungsmaterial-Netz oszilliert, als Parameter für Regelung verwendet. Sie wird bei 50 Hertz definiert und kann von diesem Zielwert resultierend aus Netzfluktuationen durch ein Maximum von 0.2 Hertz nur abweichen. Wenn eine Sturmfrontseite die Himmel über einem Solarpark verdunkelt, z.B. oder eine Aluminiumanlage seine Maschinerie anläuft, ist weniger Elektrizität das Netz am Ort vorhanden und die Frequenz fällt etwas. Wenn die Sonne mehr Elektrizität wieder erzeugt, oder Hauptelektrizitätsverbraucher ausgeschalten sind, ist elektrischere Energie vorhanden und die Frequenzaufstiege. Die Elektrizitätslieferanten müssen aktive Maßnahmen ergreifen, die Frequenz von 50 Hertz beizubehalten und Störungen im Netz zu vermeiden.

Intelligente Messinstrumente können den Elektrizitätsverbrauch decentrally steuern

Schäfer und seine Kollegen haben jetzt gefolgt, mit, zu zeigen, dass solche Störungen wirklich ausgeglichen werden können, wenn die Elektrizitätssteuervorrichtungen direkt reagieren. Die intelligenten Messinstrumente sind folglich zur Anwendung der Frequenzänderungen als Parameter und zur Kontrolle des Elektrizitätsverbrauchs der verbundenen elektrischen Vorrichtungen selbst völlig fähig. Schäfer überwand eine bestimmte Herausforderung durch seine Analyse: Es wird, dass viele Vorrichtungen eine verzögerte Antwort zu den kurzfristigen Frequenzänderungen im Netz haben, die manchmal innerhalb eines Zeitraums von Millisekunden - z.B. entstehen, eine Kühleinheit hat eine verzögerte Antwort gewusst, wenn der Kompressor geschaltenes AN/AUS sein muss. Schäfer wunderte sich, wie lang solch eine Verzögerung sein kann und ob sie die direkte Steuerung der Frequenzfluktuationen durch die intelligenten Messinstrumente verhindern konnte, die auf die Voraussetzungen der Verbraucher angebracht waren.

Seine Resultate sind sehr positiv. Er stellte her, dass intelligente Messinstrumente nicht sofort reagieren müssen, während kleinere Fluktuationen sich häufig heraus innerhalb einiger Sekunden oder Brüche einer Sekunde balancieren. Für größere Fluktuationen ist diese Art der Verzögerung wirklich nützlich. Folglich ist es ideal, wenn die intelligenten Messinstrumente heraus Frequenzwerte in einigen Sekunden berechnen, dann eingreifen und Verbrauch dementsprechend regulieren und anpassen. Dies heißen selbstverständlich die eine genügende Anzahl von intelligenten Messinstrumenten und elektrischen Vorrichtungen immer aktiviert werden muss, damit die Auswirkung auf das Elektrizitätsnetz ausreichend ist. „Keine vorhergehende Studie analysierte im Detail, ob ein intelligentes Rasterfeld ohne zentrale Steuerung wirklich arbeiten kann. Unsere Analyse hat zum ersten Mal, dass diese prinzipiell möglich ist,“ sagt Marc Timme gezeigt.

Ein decentral Kontrollsystem dieser Natur würde enorme Vorteile anbieten. Insbesondere würde es nicht mehr notwendig sein, die beträchtliche Kommunikationsinfrastruktur zu errichten, die anders angefordert würde, um Millionen der intelligenten Messinstrumente an die Hauptenergielieferanten anzuschließen.