Energiewende: Hochspannungsmessung für sichere Stromversorgung und -abrechnung

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09/24/2020 11:26

Energiewende: Hochspannungsmessung für sichere Stromversorgung und -abrechnung

Imke Frischmuth Presse- und Öffentlichkeitsarbeit
Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB)

    PTB-Forscher entwickeln weltweit erstmals transportable Prüfeinrichtungen für zukünftige „Stromautobahnen“ mit sehr hohen Gleichspannungen

    Im Zuge der Energiewende wird Strom zukünftig nicht mehr nur mit etablierter Wechselstromtechnik transportiert, sondern zunehmend auch mit der Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragung (HGÜ). Auf den „Stromautobahnen“, wie den geplanten Nord-Süd-Trassen, kann sie Strom verlustärmer und in größerer Menge vom windreichen Norden in den industriellen Süden und Westen bringen.

    Doch moderne Energienetze sind äußerst komplexe Systeme mit einer wachsenden Anzahl dezent-raler, regenerativer Stromproduzenten. Dieses stets schwankende Angebot der elektrischen Energie führt zu verringerter Spannungsqualität und sorgt für mehr Instabilität im Übertragungsnetz – ein Stresstest für viele Komponenten und damit ein Risiko für die Versorgungssicherheit. Bisher fehlen noch einheitliche Normen, nach denen Netzkomponenten auf ihre Tauglichkeit unter diesen speziel-len neuen Bedingungen geprüft werden. Und hier kommt die PTB ins Spiel.

    „Wir sind an gleich zwei europäischen Forschungsprojekten beteiligt, die sehr praktisch zu einer ver-lässlichen und sicheren Stromversorgung beitragen werden“, erklärt Dr. Johann Meisner, Leiter der PTB-Arbeitsgruppe Hochspannungsmesstechnik. „Einerseits wollen wir die messtechnische Grundla-ge dafür schaffen, dass Netzkomponenten standardisiert auf ihre Eignung bei neuartigen Bedingun-gen geprüft werden können.“ Dafür will die PTB zum Beispiel Kalibrierdienstleistungen für die In-dustrie bei überlagerten Hochspannungsformen, wie z. B. Blitz- und Schaltstoßspannungen auf ho-hen Gleich- oder Wechselspannungen, aufbauen. Die genaue Messung solcher Hochspannungsfor-men hat einen erheblichen Einfluss auf die Lebensdauer von Komponenten im Stromnetz. Gleichzei-tig sind die Erkenntnisse aus dem von Dr. Johann Meisner koordinierten Forschungsprojekt die Basis für eine grundlegende Überarbeitung der internationalen Hochspannungsnormenreihe IEC 60060, die weltweit die Prüfung von Hochspannungsmesstechnik regelt.

    In einem weiteren europäischen Forschungsprojekt steht die Messung des Energieverlusts im Mit-telpunkt. Denn trotz Gleichstromtechnik geht bei langen Transportwegen quer durch Deutschland und Europa auch Energie verloren. Um diese Verluste beziffern zu können, ist insbesondere im Hochspannungsbereich für die Abrechnung von Kosten wichtig – denn wo viel Energie transportiert wird, geht es auch um viel Geld.

    Im Rahmen dieser Projekte entwickelt die PTB, allen voran der Doktorand Stephan Passon, unter anderem zwei Hochspannungsmesssysteme – eines für Messungen von einzigartiger Genauigkeit bis 1,2 Millionen Volt und ein zweites für Messungen sogar bis 2 Millionen Volt. Mit Letzterem haben die Forscher bereits äußerst erfolgreich Testmessungen durchgeführt. Mithilfe der Spannungsteiler soll in der PTB ein Standard aufgebaut werden, mit dem die rückgeführte Kalibrierung von Gleich-spannungsmesseinrichtungen und die Prüfung von Systemkomponenten bis 2 Millionen Volt möglich wird, wie sie in zukünftigen Hochspannungsnetzen weltweit eingesetzt werden sollen. Die Genauig-keit dieser Messungen ist somit entscheidend für den verlässlichen Betrieb von HGÜ-Leitungen und damit für die Versorgungssicherheit des gesamten europäischen Stromnetzes.

    Die hier vorgestellten Forschungsprojekte sind Teil der umfassenden Bestrebungen der PTB, die metrologischen Herausforderungen der Energiewende zu begleiten. Hierfür hat die PTB ein interdisziplinäres Wissenschaftlerteam zusammengestellt.

    Weitere Information zu den europäischen Forschungsprojekten:

    • EMPIR-Forschungsprojekt 19NRM07 HV-com²: Support for standardisation of high voltage testing with composite and combined wave shapes
    www.ptb.de/empir2020/hv-com2/home/
    Leitung des Projektes: PTB

    • EMPIR-Forschungsprojekt 19ENG02 FutureEnergy: Metrology for future energy transmission https://www.ptb.de/empir2018/futureenergy/project/


    Contact for scientific information:

    Dr. Johann Meisner, PTB-Arbeitsgruppe 2.32 Hochspannungsmesstechnik, Telefon: (0531) 592-2320, E-Mail: johann.meisner@ptb.de


    More information:

    https://www.ptb.de/cms/presseaktuelles/journalisten/nachrichten-presseinformatio...


    Criteria of this press release:
    Journalists
    Energy, Oceanology / climate, Physics / astronomy, Politics
    transregional, national
    Research projects
    German


    Die Messeinrichtung auf dem Freifeld der PTB besteht aus einem Hochspannungserzeuger (im Vordergrund), der Gleich-spannungen von bis zu 2 Millionen Volt erzeugen kann. Im Hintergrund steht der Messteiler, welcher diese Spannung präzise misst.


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