Forschungscampus Flexible Elektrische Netze FEN

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Die Zunahme regenerativer Energien an der Stromerzeugung stellt auch die bestehende Netzinfrastruktur vor große Herausforderungen. Aus starren Übertragungs- und Verteilnetzen müssen flexible, `smarte´ Netze werden. Diese Flexibilität könnten Netze auf Gleichstrombasis ermöglichen. Während Gleichstromnetze im Bereich der Hochspannungstrassen vor allem eine verlustarme und damit effizientere Übertragung auf langen Strecken (national und transnational) ermöglichen würden, könnten Gleichstromnetze im Bereich der Mittel- und Niederspannung (regional, lokal) für eine effizientere, weil weniger Umwandlungsschritte benötigende, Nutzung von regenerativem Strom sorgen.

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Die Vorteile von Gleichstromnetzen gegenüber den bestehenden Wechsel- bzw. Drehstromnetzen liegen dabei vor allem beim effizienten Stromtransport über längere Strecken (als Freileitung oder durch See- und Erdkabel) sowie der Minderung von Umwandlungsverlusten, wenn Gleichstromproduzenten und Gleichstromkonsumenten auch durch ein Gleichstromnetz verbunden sind. Aufgrund dieser Vorteile werden Gleichstromnetze derzeit als sinnvolle oder gar notwendige Ergänzung der Energiewende diskutiert. Gleichstrom generierende Energietechniken wie die Photovoltaik könnten so (ohne Umwandlung in Wechselstrom) durch die Verbraucher genutzt werden, da heute eine Vielzahl von Geräten Gleichstrom benötigen (z.B. Notebooks, mobile Telefone oder LED-Leuchten, aber auch Wärmepumpen und Akkumulatoren). Derzeit müssen diese Geräte mittels ihrer Netzteile oder Komponenten den Wechselstrom selbst in Gleichstrom umwandeln. Auch die Elektromobilität könnte mit Schnelladestationen auf Gleichstrombasis endlich den Durchbruch schaffen.

 

Mit den Fragestellungen, die sich aus einer Gleichstromversorgung im Bereich der Nieder- und Mittelspannung ergeben, befasst sich unter dem Motto „Forschung für die Netze der Zukunft“ der Forschungscampus Flexible Elektrische Netze FEN an der RWTH Aachen. Er wird vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) gefördert.
Der Forschungscampus FEN befasst sich in mehreren Einzelprojekten mit den Bereichen Modellierung/Konzeption, Anlagen- u. Netztechnik und Regelung/Betriebsführung sowie dem Aufbau eines Testnetzes in Aachen. Er betrachtet damit alle relevanten Ebenen zum Praxistransfer von Gleichstromnetzen. Zu diesem Zweck arbeiten in dem von 2014 bis 2019 laufende Forschungsvorhaben Lehrstühle und Institute der RWTH mit namenhaften Praxispartnern der Industrie zusammen.

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Im Projekt „P1 – Modellierung, Planung Konzeption und Bewertung der Netze der Zukunft“ arbeiten neben verschiedenen elektrotechnischen Instituten der RWTH Aachen auch Institute und Lehrstühle andere Fachdisziplinen zusammen. So können neben den rein elektrotechnischen Aspekten, auch die gesundheitlichen Auswirkungen der Gleichstromtechnik, die Anforderungen bezüglich des Arbeitsmarktes oder die Auswirkungen auf Stadt- und Landschaftsplanung betrachtet werden.
Der Lehrstuhl für Landschaftsarchitektur der RWTH Aachen befasst sich im Rahmen des P1 mit dem Innovationspotenzial von Gleichstromnetzen für eine regionale Energieversorgung. Ausgehend von der These, dass sich mit Gleichstromnetzen die regionalspezifischen Möglichkeiten der regenerativen Energien effizienter nutzen und besser vernetzen lassen, sollen unterschiedliche Referenzräume hinsichtlich ihrer Potenziale zur Bereitstellung und Nutzung regenerativer Energien untersucht werden. Auf dieser Basis können Szenarien neuer Energielandschaften skizziert werden, die im regionalen Maßstab Energieproduktion und Energiebedarf durch neue Netztechniken flexibel und effizient zusammendenken.

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