Zukunftsfähige Stromnetze

Für eine erfolgreiche Energiewende braucht es ein gut funktionierendes Stromnetz. Das Verbundprojekt Monalisa macht Stromtrassen sicher: Auf der Basis optischer Technologien entwickeln Wissenschaftler/-innen ein Frühwarnsystem, um Störungen schneller aufspüren zu können.

Hochspannungskabel
Muss hohen Belastungen standhalten: das HochspannungskabelBild: Kathrin Buchholz

Der Anteil von Strom, der aus erneuerbaren Energien gewonnen wird, nimmt zu. Damit dieser schließlich auch in Steckdosen landet, muss eine sichere und günstige Stromversorgung gewährleistet sein – und dafür sind viele neue Stromtrassen in Deutschland nötig.

Neben einer optimalen Steuerung des Stromnetzes, um beispielsweise auf schwankende Stromerzeugung aus Wind und Solarenergie effektiv reagieren zu können, hat auch das sorgfältige Überwachen der Betriebsmittel von Hochspannungs- und Mittelspannungsanlagen essentielle Bedeutung. Denn so können Komponentenausfälle bzw. komplette Anlagenausfälle vermieden werden.

Frühwarnsystem für den Netzbetrieb

An einer Fehler-Früherkennung arbeiten Berliner Hochschulen, darunter die Beuth Hochschule, und die Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) gemeinsam mit Industriepartnern im BMBF-geförderten Forschungsprojekt „Monalisa“:

Ein integriertes Betriebsmittel-Monitoring soll mit einer Online-Diagnostik eine umfassende Schadensfrüherkennung liefern. Kleinste Stromimpulse (Teilentladungen) können auf Fehler in den Anlagenteilen des Netzes hinweisen. Diese werden aber durch andere elektrische Signale überlagert und sind darum kaum messbar. Daher greifen die Forscher/-innen zu einem Trick: Nicht die elektrischen Signale, sondern die optischen Signale der gleichzeitig entstehenden Lichtimpulse sollen gemessen und so für die Überwachung genutzt werden. Dazu integrieren die Projektpartner unterschiedliche optische Sensoren in Anlagenteilen und Komponenten künftiger Versorgungs-, Verteilungs- und Übertragungsnetze.

Im Hochspannungslabor der Beuth Hochschule wird unter der Leitung von Prof. Dr.-Ing. Daniel Pepper die elektrische Stabilität der neuen Isolierung der Kabelverbindungen überprüft. Damit die Lichtimpulse erfasst werden können, muss das Material durchsichtig sein – bisher war aber nur undurchsichtiges Material im Hochspannungsnetz erprobt.

Weiterhin untersuchen Prof. Pepper und sein Team, ob mit den Sensoren genug Licht erfasst werden kann, um auch kleine Störungen erkennen zu können. „Die Beuth Hochschule kann sich mit dem abgeschirmten Hochspannungslabor gut in den Projektverbund einbringen, weil wir hier die kleinsten elektrischen Impulse störungsfrei messen können“, so Professor Pepper.

Informationen zum Projekt

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