STARS – Schwarz Start Algorithmen durch Resiliente Satellitenkommunikation
Wiederherstellung des Stromnetzes nach einem Blackout mithilfe moderner Satellitenkommunikation basierend auf erdnahen Satelliten.
Der Netzwiederaufbau nach einem großflächigen Ausfall ist ein anspruchsvoller Vorgang, bei dem es auf die Koordination mehrerer verteilter Betriebsmittel ankommt. Diese Koordination findet heute über lokale Fernwirknetze und über telefonische Abstimmung entfernter Netzbereiche statt. Je nach Schwarzstartstrategie wird ein oder mehrere Netzbereiche hochgefahren und synchronisiert, nicht schwarzstartfähige Teilsysteme werden nach und nach hinzugeschalten. Die Effektivität der Schwarzstartstrategie ist ein kritischer Resilienzfaktor und bestimmt die Zeit bis zur Wiederversorgung in den meisten Fällen maßgeblich. Landesweite Systemausfälle ziehen je nach Dauer Schäden in Milliardenhöhe nach sich.
Zur Absicherung der Schwarzstartfähigkeit ist es sinnvoll, auf Redundanz und damit auf regionale Netzwiederaufbaukonzepte zu setzen. Derzeit wird angestrebt, in Österreich die Zahl der schwarzstartfähigen Teilsysteme von zwei auf sieben zu erhöhen. Eine Bottom-Up-Nutzung der steigenden Zahl von Photovoltaik- und Windenergieanlagen ist wünschenswert, jedoch derzeit technisch nicht oder nur bedingt umsetzbar. Zwar steigen die Anforderungen bezüglich „grid-forming“ Funktionalität für verteilte Erzeugung und hierzu gehört prinzipiell auch die Schwarzstartfähigkeit. Jedoch ist die Leistung und Überlastfähigkeit von Wechselrichtern begrenzt. Somit ist eine Koordinierung zwischen mehreren Geräten erforderlich, da eine einzelne kleinere Anlage nicht in der Lage ist, einen wesentlichen Teil des Netzes wieder hochzufahren.
Zukünftig könnten daher neue Konzepte für den Bottom-Up Schwarzstart elektrischer Netze hilfreich sein, die auf expliziter Kommunikation der beteiligten Anlagen beruhen. Dies würde ermöglichen, einen Teil der heute als nicht schwarzstartfähig geltenden Anlagen mit in die Bildung von versorgten Inseln einzubeziehen, die schrittweise synchronisiert und zusammengeschaltet werden können.
Bei einem längeren großflächigen Stromausfall ist nach einer gewissen Zeit jedoch auch die Kommunikation weiträumig ausgefallen, wodurch eine Koordination nicht mehr möglich ist. Moderne Satellitenkommunikation basierend auf erdnahen (LEO) Satelliten kann hier Abhilfe schaffen. Die Satelliten sind ohnehin autark und das Gesamtsystem kann so entworfen werden, dass nur die Endpunkte der Kommunikation (Quelle/Ziel) Strom benötigen.
Die Versorgungssicherheit ist das oberste Gebot in den Entwurfsentscheidungen im Stromnetz. Mehr verteilte volatile Erzeugung erhöht die Anforderungen an das Stromnetz massiv. Es besteht die Gefahr, dass das drohende Blackout (Resilienz) für die Energiewende eine Blockade darstellt.
Mit dem STARS Projekt wird versucht diese aufzulösen, indem sichergestellt wird, dass auch nach längeren Stromausfällen weiterhin die Koordination kleinerer verteilter Erzeugung möglich ist. Dazu wird ein Simulationsmodell von Strom- und Telekommunikationssystem aufgebaut. Für das Modell des Telekommunikationssystems werden Erkenntnisse aus heute kommerziell verfügbaren LEO-Satellitensystemen gewonnen. Der gekoppelte Simulator wird verwendet, um neue kommunikationsbasierte Schwarzstartverfahren zu entwickeln und zu bewerten.
Als Ergebnis wird die Sondierung quantifizierte Erkenntnisse als Entscheidungsgrundlagen zu der Frage erarbeiten, ob eine Schwarzstartkoordination kleiner Anlagen über Satellitenkommunikation möglich und sinnvoll ist.
