Was sind intelligente Strategien zur Reduzierung technischer Verluste?

Technische Verluste in elektrischen Verteilernetzen sind eine inhärente Folge der Übertragung und Verteilung von Energie. Während sie niemals vollständig beseitigt werden können, können und müssen sie minimiert werden, indem die Energieeffizienz mithilfe intelligenter, vernetzter Tools verbessert wird.

Die Vorteile der Verringerung von Verlusten in elektrischen Verteilungsnetzen sind vielfältig:

• Finanziell: Verteilungsverluste können extrem kostspielig sein. So lagen die Verluste 2018 in europäischen Ländern zwischen 2% und 14%. Diese Verluste stellen einen jährlichen Abfall in Milliardenhöhe in den Verteilnetzen dar, der aus erzeugtem, aber nie genutztem und in Rechnung gestelltem Strom stammt.
• Umweltvorteile: T&D worldwide kann schätzungsweise 500 Tonnen Kohlendioxid pro Jahr einsparen, indem es die globale Netzeffizienz verbessert, z. B. technische Verluste reduziert. Ein energieeffizienteres Netzwerk erfordert einen geringeren Energieverbrauch, wodurch die Luftverschmutzung verringert, Ressourcenverschwendung vermieden und der Verbrauch fossiler Brennstoffe reduziert werden kann.
• Regulatorisch: Neue Vorschriften verlangen von Verteilernetzen eine Effizienzsteigerung, wie die EU-Energieeffizienzrichtlinie (2012/27/EU) und die Richtlinie 2019/944. Sie werden auch auf Länderebene eingeführt. Zum Beispiel hat Schweden kürzlich eine Umsatzobergrenze eingeführt, die die Reduzierung von Netzwerkverlusten berücksichtigt, und das Vereinigte Königreich verfügt über Richtlinien, die DSOs dazu anregen sollen, Verluste besser zu bewältigen.

Technische Verluste sind unvermeidbar

Es gibt zwei Arten von Verlusten – nichttechnische Verluste wie Diebstahl oder Zählerfehler und technische Verluste. Heute konzentrieren wir uns auf technische Verluste, die in zwei Kategorien unterteilt werden können: variable technische Verluste und permanente / feste technische Verluste.

Technische Verluste werden durch Energie verursacht, die in den Leitern, Geräten für Übertragungs-, Teilübertragungs- und Verteilungsleitungen und magnetischen Verlusten in Transformatoren abgeführt wird. Die Energieübertragung ist aufgrund von Faktoren wie ineffizienter Netzwerkausrüstung, Verlusten, die auftreten, wenn Energie über große Entfernungen zwischen Erzeugung und Verbrauch transportiert wird, und Netzwerküberlastung, die den normalen Stromfluss stört, von Natur aus ineffizient.

• Zwischen 1/4 und 1/3 der technischen Verluste in Verteilnetzen sind Fixverluste. Diese variieren nicht durch den Strom und können durch Faktoren wie Leckstromverluste oder Verluste durch kontinuierliche Belastung von Mess- oder Regelelementen verursacht werden.
• Im Gegensatz dazu sind zwischen 2/3 und 3/4 der technischen Verluste variable technische Verluste, die von der verteilten Strommenge abhängen. Sie werden durch die Impedanz des Systems wie Kabel oder Leiter verursacht und sind proportional zum Quadrat des Stroms.

Technische Verluste, sowohl variable als auch feste, treten am häufigsten an Primär- und Sekundärverteilleitungen auf. Es gibt eine Reihe von Ursachen, aber einige der häufigsten sind

• Lange Verteilerleitungen
• Überlastung der Leitungen
• Unsymmetrischer Einspeisephasenstrom
• Unzureichende Leitergröße für Verteilerleitungen
• Installation von Verteiltransformatoren außerhalb von Lastzentren

Verteilnetze können jedoch bewährte Methoden zur Minimierung von Verlusten anwenden

Die Steigerung der Netzeffizienz, die Berücksichtigung der Verbraucherseite des Energieverbrauchs mit Demand-Response-Tools und die Verbesserung des Risikomanagements helfen den Versorgungsunternehmen, die Verteilung zu überwinden netzwerkverluste. Das liegt daran, dass sie sich alle auf Möglichkeiten konzentrieren, Energie effizienter zu nutzen – sei es durch die Beseitigung von Energieverschwendung durch ein besseres Netzwerkmanagement, die effizientere Integration von DER in das Netz, um Verluste zu minimieren, oder durch die Unterstützung der Verbraucher bei der besseren Verwaltung ihrer eigenen Energie mit nachfrageseitigen Tools.

Jede Strategie zur Verbesserung von Netzwerkverlusten sollte auf alle drei Säulen der Verlustreduzierung abzielen: Organisationsstrategie, technische Entscheidungen und Datenmanagement:

1. Die Organisationsstrategie dreht sich um die Umsetzung operativer Strategien, z. B. den Lastausgleich zwischen den Phasen.
2. Technische Entscheidungen konzentrieren sich auf die Auswahl effizienter Komponenten oder Lösungen.
3. Das Datenmanagement konzentriert sich auf die Verwendung von Daten zum Verständnis und zur Verfolgung von Energieverbrauch und -verlusten.

Alle drei Kategorien können mit vernetzter, digitaler Technik adressiert werden.

Verlustreduktionsmethoden konzentrieren sich auf intelligente, effizienzsteigernde Technologien

Der Austausch bestehender Verteilernetzinfrastrukturen ist kostspielig und schwierig. Stattdessen besteht eine kostengünstige Alternative für Netzwerkverbesserungen, einschließlich der Minimierung technischer Verluste, darin, die vorhandene elektrische Verteilungsinfrastruktur beizubehalten und gleichzeitig intelligente Netzkomponenten und fortschrittliche Software einzuführen. Die Aufrüstung auf intelligente, vernetzte Technologie reduziert Verluste, nutzt die vorhandenen Energieressourcen optimal und gibt den Verteilungsbetreibern mehr Kontrolle über ihr Netz. Schauen wir uns einige Beispiele an.

Ein Top-Beispiel sind die fortschrittlichen Verteilungsmanagementsysteme, die als Kern jeder Strategie zur Minimierung von Verlusten und zur aktiven Verwaltung von Verteilungsnetzen dienen können. ADMS ist ein umfassendes Toolset / Plattform für Vertriebsmanagement und Netzwerkoptimierung. Seine Funktionalitäten geben Netzbetreibern die Möglichkeit, Verluste zu reduzieren, indem sie einen umfassenden Überblick über das Verteilungsnetz für eine genauere Verlusterkennung, Spannungsoptimierung und Echtzeit-Situationsbewusstsein für die Überwachung, Steuerung und Koordination miteinander verbundener Anlagen bieten. Darüber hinaus können Verteilungsbetreiber durch die Zusammenführung mehrerer Funktionalitäten zu einer vollständigen Netzwerkmanagementlösung Verluste reduzieren, indem sie Spannungsschwankungen, die durch DER verursacht werden, identifizieren und beheben.

Ein weiteres Beispiel sind effiziente Komponenten wie hocheffiziente, verlustarme Transformatoren. Diese können sowohl die Lastverlustleistung als auch die Nichtlastverlustleistung erheblich verbessern. Sie können Verluste und Verlustleistung aktiv verwalten, indem sie das Netz mithilfe von Software, die zur Schätzung von Verlusten entwickelt wurde, wie ADMS und Analysen, dynamisch neu konfigurieren. Diese Werkzeuge können dann automatisch in Echtzeit den kürzesten und am wenigsten widerstandsfähigen Weg zum Elektronenfluss berechnen.

Darüber hinaus arbeiten auch praxiserprobte Komponenten zusammen. Zum Beispiel kann ein intelligenter Transformator, einschließlich eines seriellen Transformators, der mit dem herkömmlichen aktiven Teil zusammenarbeitet, eines Satzes von Niederstrom-LV-Schützen und einer SPS zur Steuerung von Vorgängen, Stabilität und Zuverlässigkeit bieten, indem er die Wartung vereinfacht, die Spannungsausgabe innerhalb eines bestimmten Bereichs hält und einfache Anpassungen nach Bedarf ermöglicht.

Schließlich bietet die Bewältigung von Verlusten auf der Nachfrageseite durch Technologien wie Smart Metering erhebliche Möglichkeiten zur Verlustreduzierung. Beispielsweise, In einem Bericht wurde geschätzt, dass der Energieverbrauch um reduziert werden könnte 2.8%, wenn Haushalte intelligente Zähler in Kombination mit Heim-Anzeigegeräten verwendeten. Dies könnte dann die Verteilernetzverluste aufgrund des Verbrauchsrückgangs um 5, 5% reduzieren. Darüber hinaus könnte der Einsatz dieser Demand-Response-Tools die Verluste möglicherweise um rund 3% reduzieren, indem ein Teil der Last von der Spitze in die Nebensaison verlagert wird.

Erste Schritte zur Verbesserung der Netzeffizienz

Lesen Sie unseren Anwendungsfall “Netzeffizienz – Reduzierung technischer Verluste.”