Extreme Wetterereignisse nehmen zu, und sie bedrohen die Widerstandsfähigkeit des Stromnetzes. Untersuchungen des wissenschaftlichen Beirats der Europäischen Akademien haben gezeigt, dass extreme Wetterereignisse in den letzten 40 Jahren immer häufiger aufgetreten sind. Als solches 83% der Versorgungsunternehmen erwarten, dass extreme Wetterereignisse die Netzstabilität in Zukunft beeinträchtigen werden.
Dieses wachsende Risiko für die Netzstabilität könnte sich auf viele Aspekte der Gesellschaft nachteilig auswirken. Mit der zunehmenden Elektrifizierung des Verkehrswesens, dem Anstieg der erneuerbaren Energien, der dezentralen Energieerzeugung und der wachsenden Abhängigkeit der Industrie von Elektrizität wird das Stromnetz zu einem Single Point of Failure. Extreme Wetterereignisse haben das Potenzial, wichtige wirtschaftliche und soziale Infrastrukturen lahmzulegen.
Wir können die Auswirkungen dieser Ereignisse in Aktion sehen. In den USA hat der Hurrikan Laura vor kurzem 219 Übertragungsleitungen und 292 Umspannwerke zerstört. Der Sturm Uri führte dazu, dass 4 Millionen Texaner ohne Strom waren und das Land eine Reparaturrechnung in Höhe von 130 Milliarden Dollar zu tragen hatte.
Da Wetterereignisse eine dynamische Betriebslandschaft schaffen, benötigen Versorgungsunternehmen einen genauen digitalen Zwilling ihres Netzes in Echtzeit, um im Katastrophenfall schnell und gezielt reagieren zu können.
Initiativen für erneuerbare Energien erweitern die Energiequellen
Die Komplexität des Netzes nimmt mit den erneuerbaren Energien und der dezentralen Stromerzeugung dramatisch zu. Weltweit gibt es eine Reihe von Initiativen, darunter die UN-Agenda 2030 für nachhaltige Entwicklung und der EU-Rahmenprogramm 2030die dazu beitragen, die dezentrale Erzeugung zu beschleunigen. Diese Initiativen werden von Versorgungsunternehmen unterstützt, die folgende Projekte fördern kommunale Solarprojekte, darunter das Bright Tucson Gemeinschaftssolarprogramm. Darüber hinaus, Zusammenschaltungdie es kleinen Projekten für erneuerbare Energien ermöglicht, sich an das Stromnetz anzuschließen, dazu führen, dass die nationalen Netze zunehmend auf diese lokalen, von den Gemeinden betriebenen Energiequellen zurückgreifen. Die Initiativen für erneuerbare Energien haben die Zahl der beweglichen Teile in den Netzen erhöht.
Ähnlich wie die Zunahme der Energieerzeugungsquellen hat sich auch die Energiespeicherung zunehmend dezentralisiert. Technologien wie Vehicle-to-Grid verwandeln Häuser und Autos in Batterien. Experten sagen voraus dass erneuerbare Stromnetze auf lokale Energiequellen zurückgreifen müssen, um flexibel und widerstandsfähig gegen Gefahren zu bleiben.
Vermehrte Stromquellen verringern die Sichtbarkeit des Netzes
In einer Zeit, in der mehr Transparenz erforderlich ist, führt die Dezentralisierung der Energieversorgung zu einer Fragmentierung der Netzdaten, die traditionell für die Planung, die Auslegung und den Betrieb von Stromnetzen verwendet werden. Versorgungsunternehmen implementieren zunehmend eine Reihe von intelligenten Geräten, automatisieren Prozesse und erhöhen die Konnektivität, um einen digitalen Zwilling ihres physischen Netzes zu schaffen. Dieses breite Spektrum an Datenquellen ist nun jedoch über eine exponentiell wachsende Anzahl von Stromquellen fragmentiert.
Daten wie Schäden, Degradierung, Reparaturen und Bestandsaufnahmen waren schon vorher schwer zu erfassen und sind nun aufgrund der neuen Netzrealitäten noch schwieriger. Da die Erzeugungs- und Speicherkapazitäten auf viel mehr Menschen und Orte verteilt sind, wird es immer schwieriger, einzelne Fehlerquellen zu identifizieren und zu entschärfen.
Wir können Texas (USA) als aktuelles Beispiel betrachten. Der Staat ist stolz auf sein vielfältiges und dezentralisiertes Energienetz, zu dem auch große Solarenergiekapazitäten und Amerikas größte Windenergieproduktion Kapazität. Als jedoch der Sturm Uri über Texas hereinbrach, wurde eine einzige Schwachstelle aufgedeckt. Der Sturm ließ Strom- und Verteilungssysteme einfrieren, darunter Windturbinen und Gasleitungen. Die Abkehr von der zentralen Stromerzeugung hin zu einem dezentralen Modell bedeutet, dass ein Ereignis an einem Ort unvorhersehbare Auswirkungen auf andere Standorte haben kann.
Betreiber können aus Vorfällen lernen, um ein widerstandsfähigeres Netz zu schaffen
Texas hatte die Möglichkeit zu verhindern, dass der Sturm Uri so große Auswirkungen hat. Ein Jahrzehnt vor dem Sturm hatte der Staat mit einem tiefen Frost konfrontiert was deutlich machte, dass das Stromnetz anfällig für kaltes Wetter war. Texas hätte aus diesem Frost lernen können, um die Auswirkungen künftiger extremer Wetterereignisse auf das Stromnetz abzumildern.
Leider wird die Möglichkeit, aus vergangenen Ereignissen zu lernen, nicht immer genutzt. Viele Versorgungsunternehmen tun sich schwer damit, wichtige Erkenntnisse aus den Netzen zu institutionalisieren und umzusetzen. Grund dafür sind mangelhafte Netzmodellierung und Datensilos, die es schwierig oder unmöglich machen, den Zustand des Netzes zu beurteilen und effizient auf sich schnell entwickelnde Ereignisse zu reagieren.
Wir haben mit Versorgungsunternehmen zusammengearbeitet, bei denen bis zu 50 % der Bestandsdaten falsch sind, und die Aufzeichnungen über Schäden und Beeinträchtigungen sind ebenfalls veraltet. Viele Versorgungsunternehmen verlassen sich immer noch auf papierbasierte Netzpläne, Excel-Tabellen und Apps, die wichtige Live-Datenquellen nicht integrieren und visualisieren können. Diese veralteten Tools können einfach nicht mit der zunehmend dezentralen Stromnetzarchitektur der Zukunft mithalten.
Die Betreiber von Versorgungsunternehmen müssen sich auf neue Herausforderungen einstellen, damit sie die gewonnenen Erkenntnisse in allen Teilen ihres Netzes kollektiv aufnehmen und anwenden können, um die Anzahl der einzelnen Fehlerquellen proaktiv zu verringern und die Auswirkungen extremer Wetterereignisse zu mildern.
Japanische Betreiber sind eine großartige Quelle der Inspiration
Die japanischen Versorgungsunternehmen sind mit extremen Wetterereignissen bestens vertraut. Sie haben häufig mit Erdbeben und der oft schweren jährlichen Taifunsaison zu kämpfen.
So hat ein Stromriese reagiert, TEPCOeinen digitalen IQGeo-Geodatenzwilling seines Netzes entwickelt, der für die Mitarbeiter vor Ort einfach zu bedienen, offen und über jedes moderne Mobilgerät oder jeden Webbrowser zugänglich ist. Die mobile Lösung ahmt den dezentralen Charakter des modernen Stromnetzes nach und bietet einen umfassenden und aktuellen Überblick über Netzschäden und Gefahren bei Unwettern. Die Mitarbeiter von TEPCO können ihre Lösung sofort mit Details zu Reparaturen oder Aufrüstungen vor Ort sowie mit Schäden, Beeinträchtigungen und potenziellen Risiken aktualisieren. Als der Taifun Faxai das Netz des Unternehmens beschädigte, konnte das Team mit Hilfe des Systems wichtige Netzinformationen, Standorte für Stromausfälle und Schäden in jedem Gebiet schnell einsehen und aktualisieren. TEPCOMit der Geolösung des Unternehmens lassen sich Ressourcen effektiv und effizient einsetzen und wertvolle Erkenntnisse über Schäden an Anlagen gewinnen, die in Strategien zum Schutz anderer Anlagen einfließen können.
TEPCODie Katastrophenschutzstrategie des Landes hätte Texas beim Sturm Uri helfen können. Mit der Geodatenlösung hätten die Lehren aus dem letzten Frost gezogen werden können, um die Auswirkungen künftiger Fröste zu modellieren und proaktive Strategien umzusetzen. Jeder Versorgungsbetreiber kann eine Geodatenlösung von IQGeo nutzen, um Netzdaten mit anderen wichtigen Datenquellen, wie z. B. lokalen Gefahren und Wettertrends, zu integrieren und so proaktive und "vorausschauende Netze" zu schaffen, die kontinuierlich Gefahren vorhersehen und abwenden, bevor sie entstehen.
Die Dezentralisierung der Stromerzeugung bedeutet, dass die Betreiber von Energieversorgungsunternehmen mit einer immer komplexeren Netzarchitektur und häufigeren und schwereren Wetterbedrohungen konfrontiert sind. Um auf diese neuen Herausforderungen zu reagieren, müssen die Betreiber einen gleichmäßig verteilten digitalen Zwilling ihres Netzes erstellen, damit sie auf alles vorbereitet sind, was die Zukunft bereithält.
4 Schritte zur Entwicklung einer datengesteuerten Strategie für die Netzresilienz
Wir haben vier Schritte skizziert, die unseren Versorgungskunden geholfen haben, erfolgreich ein genaues Risikobild zu erstellen, das eine stärkere Netzresilienzstrategie unterstützt, die für eine unvorhersehbare Zukunft unerlässlich ist. Lesen Sie den Artikel.