Das traditionelle Stromnetz bedarf einer umfassenden Modernisierung. Es wurde vor Jahrzehnten entworfen und diente in erster Linie dem Transport von Strom aus großen Kraftwerken, die Kohle und Erdgas verbrannten. Angesichts des rasanten Wachstums erneuerbarer Energiequellen wie Wind- und Solarparks sowie der Tatsache, dass einzelne Haushalte und Unternehmen ihren eigenen Strom erzeugen, muss sich das Stromnetz jedoch anpassen. Um die Fortschritte im Bereich CO2-freier Energie voll auszunutzen und den Weg für eine von sauberer Energie dominierte Zukunft zu ebnen, muss das Netz einer umfassenden Erneuerung unterzogen werden. Dies bedeutet nicht nur den Anschluss an kohlenstofffreiere Energiequellen, sondern auch die Erhöhung der Zuverlässigkeit und Widerstandsfähigkeit des Netzes, insbesondere in Zeiten von Störungen oder Katastrophen, in denen die Stromversorgung wichtiger Standorte wie Krankenhäuser und Militäreinrichtungen von entscheidender Bedeutung ist.

Glücklicherweise treibt die Technologie den Übergang zu intelligenten Netzen rasch voran, die das Potenzial haben, alle drei Herausforderungen zu meistern. Sie bringen jedoch auch neue Herausforderungen für die Netzsicherheit, Zuverlässigkeit und das Lastmanagement mit sich. Hier kommen Intel®-basierte Plattformlösungen ins Spiel, die Technologien des Internets der Dinge (IoT) wie künstliche Intelligenz (KI), maschinelles Lernen und Big Data nutzen. Diese Technologien stellen die notwendigen Werkzeuge wie Analysen und automatische Steuerung bereit, um die wachsende Zahl neuer Energieanlagen im Netz zu verwalten.

Ein besonderer Fortschritt im Netz ist die Integration massiver konventioneller Netze mit Niederspannungs-Mikronetzen. Mikronetze, bei denen es sich um kleine lokale Energiesysteme handelt, haben die Möglichkeit, sich vom herkömmlichen Versorgungsnetz zu trennen und unabhängig zu arbeiten. Dies bedeutet, dass Mikronetze bei Netzreparaturen oder Notfällen, die zu großflächigen Stromausfällen führen, als hochentwickelte Notstromsysteme dienen können. Da keine große Infrastruktur gewartet oder repariert werden muss, sind Mikronetze auch besser gegen Stürme oder Naturkatastrophen gewappnet.

Mikronetze haben auch die Möglichkeit, verschiedene verteilte Energieressourcen (DER) in das Netz zu integrieren, einschließlich sauberer Energiequellen. Da die Leistung von Wind- und Solarenergie je nach Wetter und Tageszeit variiert, ist es nützlich, die Möglichkeit zu haben, Strom aus diesen Quellen zu beziehen, wenn sie verfügbar sind, und gleichzeitig andere Optionen zu haben, wenn sie nicht verfügbar sind. Dadurch können Mikronetze den Bedarf an zuverlässiger Energie mit dem Ziel der Reduzierung der CO2-Emissionen in Einklang bringen.

Die aktuelle Microgrid-Technologie ist relativ einfach und besteht aus wenigen Schlüsselelementen. Ähnlich wie bei herkömmlichen Netzen ist die Energieerzeugung das Herzstück eines Mikronetzsystems. Dies kann von Dieselgeneratoren und Batterien, den derzeit am häufigsten verwendeten Quellen, bis hin zu erneuerbaren Ressourcen wie Sonnenkollektoren, Windparks, Brennstoffzellen oder anderen Quellen sauberer Energie reichen. Der Point of Common Coupling (PCC) ist die Stelle, an der ein Mikronetz mit dem Hauptnetz verbunden ist. Im verbundenen Modus arbeiten die beiden Systeme parallel, wobei der PCC in beiden Systemen die gleichen Spannungsniveaus aufrechterhält. Das PCC ermöglicht es dem Mikronetz außerdem, als Reaktion auf Preissignale Strom aus dem Hauptnetz zu importieren und zu exportieren und dabei Energiespeichermechanismen wie Batterien zu nutzen. Im Falle eines Problems mit dem Hauptnetz kann ein Schalter das Mikronetz trennen, so dass es im Inselmodus betrieben werden und genügend Strom liefern kann, um kritische Kundenlasten zu versorgen, selbst wenn das Hauptnetz offline ist. KI-Software mit maschinellen Lernfähigkeiten optimiert diesen Prozess kontinuierlich.

Der Einsatz von IoT-Produkten im Netz kann das Netz intelligenter, sicherer und zuverlässiger machen und gleichzeitig die Kosten für die Kunden senken. Mit Plattformen, die auf der Intel®-Architektur basieren, können Versorgungsunternehmen Leistungsprobleme erkennen, um Spannung und Strom auf einem konstanten Niveau zu halten. In Stromleitungen eingebettete intelligente Messgeräte und Sensoren können dazu beitragen, Stromausfälle zu verhindern, während Überwachungs- und vorausschauende Wartungslösungen für Transformatoren und Pumpen Risiken und Kosten reduzieren.

Microgrid-Projekte haben je nach Situation und Umfang ein breites Anwendungsspektrum. Ein Campus-Mikronetz versorgt beispielsweise einen einzelnen Benutzer wie eine Universität, ein Krankenhaus, ein Gefängnis oder eine Industrieanlage. Gemeinde- und Bezirks-Mikronetze bedienen mehrere Kunden und sind vollständig in das lokale Energienetz integriert. Am anderen Ende der Skala kann ein Nanogrid ein einzelnes Gebäude mit Energiespeichersystemen versorgen. „Off-Grid“-Energiesysteme sind vollständig von lokalen Versorgungsnetzen getrennt und eignen sich für abgelegene Standorte, Inseln oder Orte, an denen es technisch oder wirtschaftlich nicht möglich ist, einen gemeinsamen Kopplungspunkt einzurichten.

Durch die Berücksichtigung einer Vielzahl von Treibern bieten Microgrid-Projekte zahlreiche Vorteile. Für Versorgungsunternehmen tragen Mikronetze zur Optimierung des Netzes und zur Bereitstellung von Hilfsdiensten bei. Sie versorgen auch militärische Einrichtungen unterbrechungsfrei mit Strom. Darüber hinaus bieten Mikronetze Entwicklungsländern und isolierten Gemeinden eine Alternative zu teuren und umweltschädlichen Brennstoffen.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass das traditionelle Stromnetz erheblich modernisiert werden muss, um der zunehmenden Menge an erneuerbaren Energiequellen gerecht zu werden und eine zuverlässige und belastbare Stromversorgung sicherzustellen, insbesondere bei Störungen oder Katastrophen. Intelligente Netze, angetrieben durch Technologie und IoT-Lösungen, bieten die notwendigen Werkzeuge, um diese Herausforderungen zu bewältigen. Die Integration konventioneller Netze mit Niederspannungs-Mikronetzen ermöglicht Flexibilität, Effizienz und die Integration verteilter Energieressourcen. Mithilfe von KI, maschinellem Lernen und Analysen können Mikronetze den Bedarf an zuverlässiger Energie ausgleichen und gleichzeitig den CO2-Ausstoß reduzieren. Durch den Einsatz von Intel®-basierten Plattformlösungen wird das Netz intelligenter, sicherer und zuverlässiger, was den Kunden zugute kommt und gleichzeitig die Kosten senkt. Microgrid-Projekte bieten eine Reihe von Anwendungen und Vorteilen, von der Versorgung einzelner Gebäude bis hin zur Versorgung ganzer Gemeinden und der Bereitstellung einer sauberen Energiealternative für Entwicklungsländer und isolierte Gemeinden.

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