Der Anteil von Stromerzeugungsanlagen auf der Grundlage erneuerbarer Energiequellen hat stark zugenommen und ihre fluktuierende Einspeisung spielt eine immer größere Rolle für unsere Stromversorgung. Neben größeren Stromerzeugern wie z.B. Windparks kommen auch eine Vielzahl von kleinen dezentralen Stromerzeugern wie z.B. Photovoltaikanlagen und Blockheizkraftwerke auf den Plan. Durch Mangel an Vorhersagbarkeit und Planbarkeit der Stromerzeugung dieser Anlagen kann diese nur eingeschränkt an die Verbrauchssituation angeglichen werden und es kommt zu einer Erhöhung des Regelleistungsbedarfs.

Das zukünftige Smart Grid, ein durch Software gesteuertes, „intelligentes“ Stromnetz, bietet die Möglichkeit elektrische Geräte auf Verbraucherseite zu steuern um auf diese Weise nicht nur den Verbrauch elektrischer Leistung zu vergleichmäßigen, sondern auch um den Verbrauch an die fluktuierende Einspeisung aus erneuerbaren Energiequellen anzupassen. Ein gleichzeitiges Einschalten vieler Verbraucher zu diesem Zweck kann jedoch zu Netzüberlastungen führen. Dieses gilt es frühzeitig zu erkennen und regelnd einzugreifen um Verletzungen von Betriebsgrenzen abzuwenden.

OFFIS besitzt langjähriges Knowhow im Bereich dezentraler Energiemanagementsysteme und der in diesem Bereich zu erfüllenden, technischen nichtfunktionalen Anforderungen (Echtzeitfähigkeit, Stabilität, Optimalität) und ihrer Umsetzung in verteilten agentenbasierten Systemen. Methoden der Netzberechnung und –Bewertungen von Betriebszuständen werden in einer Vielzahl von verwandten Projekten eingesetzt, weiterentwickelt und außerdem in der Lehre im Vertiefungsgebiet „Energieinformatik“ an der Carl von Ossietzky Universität Oldenburg vermittelt. Mit den Methoden des FuE Bereichs Verkehr zur Analyse hybrider Systeme, d.h. Systeme, die sowohl zeitkontinuierliche als auch zeitdiskrete Dynamiken aufweisen, werden Methodiken entwicklet, die Sicherheit und Zuverlässigkeit von dezentralen Verfahren der Steuerung und Regelung zukünftiger elektrischer Energieversorgungssysteme bewerten.

Im Rahmen des Projekts SafeGrid werden Techniken entwickelt um Betriebszustände elektrischer Energienetze in Hinblick auf die Einhaltung von Betriebsgrenzen zu bewerten. Zum einen sollen so drohende Verletzungen betrieblicher Grenzwerte erkannt und auf Seiten der Verbraucher regelnd eingegriffen werden. Durch solche Eingriffe sollen Netzüberlastungen vermieden und ein stabiler und sicherer Netzbetrieb gewährleistet werden. Zum anderen lassen sich durch die Abbildung von Betriebsgrenzen Restkapazitäten des Netzes detektieren, was zu einer besseren Ausnutzung des bestehenden Netzes sowie dem Auffinden von Kapazitäten für die Integration zusätzlicher Erzeuger und Verbraucher führt. Hierbei ist die hohe Variabilität des Systems zu berücksichtigen.

In Zusammenarbeit mit dem Technologiecluster „Zuverlässige Systeme“ im FuE Bereich Verkehr des OFFIS soll das derart modellierte elektrische Netz hinsichtlich Sicherheit und Zuverlässigkeit der Betriebsführung untersucht werden. Die bestimmenden Eigenschaften sind hierbei das erwartete Einspeise- und Entnahmeverhalten, die Eingriffe in das Verhalten von Einspeisern/Lasten, etwaige Abweichungen bei der Erkennung des Netzbetriebszustandes und (natürlich) die Netzeigenschaften. Während letztere sehr genau definiert werden können, dürfen im Hinblick auf eine robuste Betriebsführung nur Annahmen getroffen werden, die vom gesamten Ensemble der Einspeise- und Lastprofile erfüllt werden. Gelingt der Nachweis sicherer oder hoch zuverlässiger Betriebsführung unter einer solchen Annahme, ist sie robust. Gelingt er nicht, kann die – unter den gegebenen Annahmen – sichere Betriebsführung in der Praxis an unzulässigen (und damit instabilen) Leistungsspeisungs- und Entnahmekonfigurationen scheitern.