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Formel gegen Blackout

Stromversorgung Formel gegen Blackout

Ob in einer Stadt der Strom ausfällt, hängt oft nur von einer Leitung ab. Die Betreiber von Stromnetzen suchen nach Schwachpunkten im Stromnetz. Physiker vom Max-Planck-Institut für Dynamik und Selbstorganisation und vom Forschungszentrum Jülich haben eine Formel entwickelt, mit der die Analyse einfacher wird.

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Je enger ein Stromnetz geknüpft ist, desto geschützter sind Verbraucher gegen Stromausfall. 

Quelle: dpa

Göttingen. Blackout. Stromausfall. Geschehen im November 2006. Um ein Kreuzfahrtschiff von einer Werft über die Ems in die Nordsee zu steuern, schaltete der Stromversorger zur Sicherheit eine wichtige Hochspannungsleitung ab, die über den Fluss führt. Doch die Abschaltung führte zu ungeplanten Störungen im Stromnetz, die sich in wenigen Minuten zu einem Stromausfall europäischen Ausmaßes aufschaukelten. Nach und nach gingen in Teilen von Deutschland, Frankreich, Belgien, Italien, Österreich und Spanien die Lichter aus, mancherorts für zwei Stunden.

Experten gehen davon aus, dass mit dem Ausbau der erneuerbaren Energien die Belastungen im Stromnetz weiter zunehmen werden. Zum einen aufgrund schwankender Stromerzeugung durch Photovoltaik oder Windenergieanlagen, zum anderen, weil künftig große Strommengen beispielsweise von Windparks auf dem Meer in die Ballungsräume und Industriegebiete transportiert werden müssen. Für die Energieversorger wird es daher immer wichtiger, Schwachstellen im Stromnetz aufzuspüren.

Bislang gilt die Faustregel, dass ein Abschnitt vor allem dann kritisch sein kann, wenn dort im Verhältnis zur geringen Größe der Leitung viel Strom fließt. Dabei gehen Fachleute von folgender Annahme aus: Je größer der Stromfluss und je stärker die Leitung belastet ist, desto höher ist die Wahrscheinlichkeit, dass sich ein Stromausfall ereignet. Für die Suche nach Schwachstellen setzen die Energieversorger und Netzbetreiber aufwendige Simulationen ein. Dabei wird durchgespielt, wie das Stromnetz reagiert, wenn eine einzelne Leitung ausfällt. Viele Tausend Simulationen sind für einen solchen Check des Stromnetzes notwendig.

Einfache Faustregeln aber können trügerisch sein. Die Bedeutung einer Stromleitung muss nicht mit der transportierten Strommenge steigen. Das haben der Physiker Marc Timme vom Göttinger Max-Planck-Institut für Dynamik und Selbstorganisation, sein Kollege Dirk Witthaut vom Forschungszentrum Jülich und Mitarbeiter in Göttingen in einem aktuellen Fachartikel im Magazin Physical Review Letters gezeigt. Mehr noch: Den Wissenschaftlern ist es gelungen, eine einfache Formel abzuleiten, mit der schnell abschätzen kann, ob eine Leitung tatsächlich unersetzlich – ohne zeitraubende Simulation.

„Anhand der Verschaltungsstruktur des Stromnetzes und der aktuellen Auslastung der Leitungen können wir jetzt schon vor einem Ausfall berechnen, welche Leitungen am kritischsten sind.“ sagt Timme. Ob der Ausfall der Leitung zum Problem wird, hängt nämlich nicht nur von der aktuellen Auslastung dieser einen Leitung ab, sondern auch davon, wie das umgebende Stromnetz geknüpft und ausgelastet ist.

In der Regel wird der Ausfall einer Leitung dann zum Problem, wenn der Strom keine Alternativroute findet, über die er zum Verbraucher fließen kann.       r

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