Experten sind zunehmend besorgt über die Verwundbarkeit des Netzspeichersystems, das durch Naturkatastrophen oder gezielte physische oder Cyber-Angriffe gestört werden kann. Diese Unterbrechungen bereiten den Kunden nicht nur Unannehmlichkeiten, sondern können auch dazu führen, dass Menschen nicht in der Lage sind, wichtige Dienste in Anspruch zu nehmen, die sich auf ihre Gesundheit und ihr Wohlbefinden auswirken. Als Reaktion auf diese Herausforderung sind neue Netzenergiespeichersysteme wie Mikronetze als Lösung entstanden. Mikronetze sind lokalisierte Netze, die autonom arbeiten können, unabhängig davon, ob sie an das traditionelle Netz angeschlossen sind oder abgelegene und isolierte Gemeinden unterstützen. Das Office of Electricity (OE) ist sich der Bedeutung dieser Fortschritte bewusst und unterstützt die Forschung zu kritischen Netzenergiespeichersystemen, um die Netzstabilität zu stärken, Störungen abzumildern und erneuerbare Energien sowie dezentrale Energieressourcen zu integrieren.

Mikronetze spielen eine entscheidende Rolle bei der Stärkung der Netzstabilität und der Eindämmung von Störungen, indem sie autonom und lokal arbeiten. Wenn das Hauptnetz ausfällt, können Mikronetze weiterhin funktionieren und kritische Infrastrukturen und wichtige Dienste mit Strom versorgen. Darüber hinaus können Mikronetze als Netzressource fungieren und eine schnellere Systemreaktion und -wiederherstellung ermöglichen. Diese Fähigkeiten machen Mikronetze zu einem wertvollen Aktivposten für die Aufrechterhaltung eines zuverlässigen und belastbaren Energiespeichersystems im Netz.

Ein weiterer Vorteil der Energiespeicherung in Mikronetzen ist ihre Fähigkeit, sich an den zunehmenden Einsatz erneuerbarer Energien wie Solarparks und Elektrofahrzeuge anzupassen. Durch die Nutzung lokaler Energiequellen zur Versorgung lokaler Lasten reduzieren Mikronetze Energieverluste bei der Übertragung und Verteilung und erhöhen so die Gesamteffizienz des Stromversorgungssystems. Diese Flexibilität und Effizienz tragen zur nachhaltigen Transformation des Netzes bei und stehen im Einklang mit den Zielen der Dekarbonisierung und Erschwinglichkeit.

Das Amt für Elektrizität hat sich zum Ziel gesetzt, Energiespeicher-Mikronetze bis 2035 zu einem wesentlichen Baustein des künftigen Stromversorgungssystems zu machen. Dieses transformative Ziel steht im Einklang mit der Notwendigkeit einer widerstandsfähigen, dekarbonisierten und erschwinglichen Energiespeicherinfrastruktur. Um diese Vision zu verwirklichen, wird sich die OE auf die Entwicklung und Validierung von Werkzeugen, Methoden und Technologien in strategischen Forschungs- und Entwicklungsbereichen konzentrieren. Zu diesen Bereichen gehören die Reduzierung des Zeit- und Kostenaufwands für den Einsatz von Mikronetzen, die Etablierung von Mikronetzen als Baustein für zukünftige Netze, die Weiterentwicklung der Kontrolle und des Schutzes von Mikronetzen, die Integration von Modellen und Tools für die Mikronetzplanung sowie die Ermöglichung von Regulierungs- und Geschäftsmodellen für den breiten Einsatz von Mikronetzen.

Ein entscheidender Aspekt der Mikronetzentwicklung ist die Reduzierung des Zeit- und Kostenaufwands für die Bereitstellung. Durch die Rationalisierung des Prozesses können Mikronetze effizienter implementiert werden, was einen schnelleren Übergang zu einem widerstandsfähigeren Netzenergiespeichersystem ermöglicht. Darüber hinaus ermöglicht die Etablierung von Mikronetzen als grundlegender Bestandteil zukünftiger Netze eine bessere Überwachung, Steuerung und Optimierung großer Netze. Diese Integration von Mikronetzen verbessert die Systemleistung, Belastbarkeit und Zuverlässigkeit.

Um sich an veränderte Netzbedingungen anzupassen und das System und seine Kunden zu schützen, sind fortschrittliche Steuerungs- und Schutztechniken für Mikronetze von entscheidender Bedeutung. Durch die Entwicklung dieser Fähigkeiten können Energiespeicher-Mikronetze effektiv auf Netzstörungen reagieren und die Stabilität des Gesamtsystems gewährleisten. Ein weiterer Schwerpunkt liegt auf der Integration von Modellen und Werkzeugen für die Planung, das Design und den Betrieb von Mikronetzen. Durch die Kombination neuer und bestehender Fähigkeiten können Energiespeicher-Mikronetze Leistungskennzahlen und Anforderungen effizienter erfüllen und so zum Gesamterfolg des Netzenergiespeichersystems beitragen.

Darüber hinaus ist die Simulation der Auswirkungen und Vorteile von Mikronetzen auf die Übertragung und Verteilung von entscheidender Bedeutung, um ihren Wert zu verstehen. Co-Simulationstechniken können die Vorteile und Möglichkeiten von Energiespeicher-Mikronetzen identifizieren und so eine fundierte Entscheidungsfindung und Investition in diese Technologie ermöglichen. Schließlich ist es notwendig, Regulierungs- und Geschäftsmodelle für den breiten Einsatz von Mikronetzen zu ermöglichen, um Investitionen des Privatsektors, der Versorgungsunternehmen, der Gemeinschaft und des Staates in Projekte zur Energiespeicherung von Mikronetzen voranzutreiben. Die Schaffung eines günstigen Regulierungsrahmens wird Anreize für die Einführung und den Ausbau von Mikronetzen schaffen und deren flächendeckende Umsetzung fördern.

Um seine Vision zu unterstützen und seine Ziele zu erreichen, wurde im Dezember 2020 die Microgrid-Programmstrategie des DOE initiiert. Durch die Entwicklung strategischer Whitepapers identifizierten Microgrid-Experten wichtige Schwerpunktbereiche für wirkungsvolle Ergebnisse in den nächsten 5 bis 10 Jahren. Zu diesen Bereichen gehören Zuverlässigkeit, Belastbarkeit, Dekarbonisierung und Erschwinglichkeit. Das Forschungs- und Entwicklungsprogramm des Office of Electricity Microgrid verfolgt einen umfassenden Ansatz, um die Zuverlässigkeit und Widerstandsfähigkeit des Netzes zu verbessern, Gemeinden auf zukünftige Wetterereignisse vorzubereiten und das Land in eine sauberere Energiezukunft zu führen. Durch Investitionen in erschwingliche und gerechte Mikronetze legt die OE den Grundstein für ein nachhaltigeres und robusteres Netzenergiespeichersystem.

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