Netzberechnungen und GIS

GIS-basierte Ansätze für die Netzberechnung können ein unverzichtbares Werkzeug für das operative Netzmanagement und die strategische Netzplanung darstellen. Sie sollen schnelle, grafisch darstellbare Informationen für die Netzplanung ermöglichen.

Seit Jahrzehnten sind Spezialprogramme für die Netzberechnung des Stromnetzes etabliert. Sie liefern zuverlässige Daten für die Lastflussberechnung in bestehenden Netzen. Doch in der Regel benötigen diese Spezialprogramme viel Zeit, um zu den Ergebnissen zu kommen. Oft vergehen mehrere Tage bis belastbare Daten vorhanden sind. Vor rund 10 Jahren schien durch die Netzintegration der erneuerbaren Energien das Interesse an der Netzqualität wieder zu steigen.

Im Zuge dessen begannen viele Netzbetreiber, sich eingehender mit der Thematik zu befassen. Thema war damals meist die Übergabe der Netzdaten aus dem Geoinformationssystem in die Netzberechnung. Einige der GIS-Anbieter ermöglichten auch eine eigenständige Netzberechnung im GIS – zwar nicht so genau und belastbar wie die vom Expertensystem, dafür aber schnell verfügbar und auch für den mobilen Monteur vor Ort nutzbar.

Foto: pixabay (lesfacettesbe); pixelio (Andreas Hermsdorf)

Den Höhepunkt fand diese Marktentwicklung mit dem Solarboom und den damit einhergehenden Genehmigungen der Netzintegration neuer Solaranlagen. Doch mit dem Ende des Booms ließ auch das Interesse der Netzbetreiber nach. Obwohl das Thema Netzstabilität im Zuge der Energiewende ein heißes Thema blieb, sank der akute Marktdruck. Und demnach blieb es bei den bisherigen Workflows, sprich, die Leitungsdaten wurden aus dem GIS ausgelesen und in ein relativ einfaches Excel-Sheet zur Berechnung eingetragen. Hoher Arbeitsaufwand und redundante Datenhaltung blieben an der Tagesordnung. Doch diese Situation ändert sich derweil wieder. Zum einen findet der Zubau an Solaranlagen nach wie vor statt und so manches Netz bekommt immer mehr Schwierigkeiten. Zum anderen „droht“ die Elektromobilität. Stadtwerke sind mehr oder weniger gezwungen, die notwendige Ladeinfrastruktur zu unterstützen. Und dafür benötigt man wieder sehr genaue Kenntnisse über das Netzverhalten. Studien haben jüngst gezeigt: In Deutschland könnten mehrere Millionen E-Autos „ans Netz gehen“, aber nur unter der Voraussetzung, dass die Ladestationen entsprechend gut geplant werden. Dies trifft in erster Linie auf die Verteilnetze zu, wenngleich die Studien auch die wenig verwunderliche Erkenntnis mit sich brachten, dass die Situation in den verschiedenen Verteilnetzen sehr unterschiedlich ist. Sprich, die Stadtwerke sind dazu angehalten, individuelle Strategien für den Ausbau der Ladeinfrastrukturen zu entwickeln und diese mit dem Ist-Zustand respektive mit dem geplanten Netzausbau zu synchronisieren.

Vor allem Methoden für die schnell verfügbaren Netzberechnungen geraten daher verstärkt in den Fokus der Netzbetreiber. Der zukünftige Einsatzbereich der Schnittstelle soll im WebGIS liegen, um auch einen Personenkreis ohne tiefere Kenntnisse von GIS oder Netzberechnung einen Zugang zu den Ergebnissen zu ermöglichen.

Dafür gibt es verschiedene Strategien. Einmal die verbesserte Übergabe von GIS-Daten an die Netzberechnung. Mit der Erstellung der Schnittstelle zwischen dem GIS als Quellsystem, in welchem auch die Datenhaltung realisiert wird, und einem externen Berechnungsprogramm, wird eine Vereinfachung des Arbeitsablaufes erreicht. Fehlerquellen aufgrund des mehrmaligen Datenaustausches innerhalb unterschiedlicher Anwendungen können verhindert werden. Zusätzlich führt die Berechnung mit spezifischen Programmpaketen zu genaueren und detaillierteren Ergebnissen, wodurch eine bessere Bewertung der Netzqualität ermöglicht wird. Dadurch werden auch die Spezialprogramme aufgewertet. Alternativ gibt es auch Konzepte, bei denen mobile Systeme mit der Leitsystemtechnik aus der Mittelspannung verbunden werden.

Netzberechnung im GIS

Daneben gibt es eine Reihe von Tools, welche die direkte Netzberechnung im GIS anbieten. Sie sollen Lastflussoder Kurzschluss-Berechnungen ermöglichen, teilweise auch auf Ebene der Mittelspannung. Das GIS identifiziert dann Probleme und simuliert Veränderungen im Netz anhand von Kennzahlen. Sie sollen eine verlässliche Entscheidungshilfe bieten, ohne bei der täglichen Planung und Analyse des Netzes ein externes Rechenprogramm bemühen zu müssen. Aktuell verfolgen Netzbetreiber das Ziel, auch Mitarbeitern ohne tiefere Kenntnisse von Netzberechnung (oder auch GIS) einen Zugang zu den Ergebnissen einzurichten. Der technologische Schlüssel dazu sind Webservices oder die echtzeitorientierte Integration mit bestehenden serverbasierten Anwendungen, ohne dabei auf redundante Datenbanken setzen zu müssen oder langsame Workarounds zu programmieren.