Die Abschlussarbeit ist am Fraunhofer-Institut für Energiewirtschaft und Energiesystemtechnik IEE im Bereich „Netzplanung und Netzbetrieb“ und an der Universität Kassel im Fachgebiet von Prof. Dr. Martin Braun im Rahmen des Masterstudiengangs „Elektrotechnik“ verfasst worden. Sie entstand in Kooperation mit der Avacon Netz GmbH und wurde am Fraunhofer IEE von Friederike Wenderoth betreut.

In seiner Masterthesis untersuchte Wiemer die Wechselwirkungen zwischen Spitzenkappung und Freileitungsmonitoring in Netzplanung und -betriebsführung. Er entwickelte eine Methodik, die erstmals die Kombination der beiden Optimierungsmaßnahmen ermöglichte, und belegte so, dass eine größere Windparkleistung an einem stark ausgelasteten Stromnetzabschnitt angeschlossen werden könnte.

Wird Spitzenkappung in einem Netzgebiet angewandt, können mehr Windkraftanlagen an das Netz angeschlossen werden und es wird bereits bei geringeren Windgeschwindigkeiten in Summe mehr Energie erzeugt. Die Kühlung der Freileitungen durch den Wind wird beim Freileitungsmonitoring ausgenutzt: Der Wind, der den Strom erzeugt, „transportiert“ diesen und bleibt dabei von der Spitzenkappung unverändert. Die Kühlung bleibt gleich, aber es wird mehr Strom durch die Spitzenkappung eingespeist. Diese auftretenden Wechselwirkungen verhindern auf den ersten Blick die gleichzeitige Anwendung beider Methoden.

In einem Netzgebiet der Avacon Netz hat Wiemer gezeigt, dass die Netzplanungsmethoden Spitzenkappung und Freileitungsmethoden, trotz vorhandener Wechselwirkungen, technisch sinnvoll miteinander kombiniert werden können.

Dazu wurde das durch Windeinspeisung geprägte Netz in der von der Universität Kassel und dem Fraunhofer IEE entwickelten Software Pandapower abgebildet, simuliert und ein dynamisches Einspeisemanagementkonzept auf Basis der Generatorkennlinien der Windkraftanlagen entworfen.

Die Ergebnisse aus der Fallstudie zur Netzplanung sind durch Jahressimulationen mit Zeitreihen validiert und analysiert worden und verdeutlichen die mögliche Erhöhung der regenerativen Einspeisung in dem realen Netzgebiet.

Aus den Ergebnissen der Arbeit hat sich eine auf ihnen aufbauende Studie zum Einfluss zusätzlicher PV-Einspeisung ergeben, die Wiemer als Wissenschaftlicher Mitarbeiter beim Fraunhofer IEE durchführt.

Zur Person:

Jan Wiemer hat seinen Bachelor und Master der Elektrotechnik mit Schwerpunkt elektrische Energiesysteme an der Universität Kassel absolviert. Seine Tätigkeit am Fraunhofer IEE hat er 2017 im Rahmen eines Praxissemesters und als studentische Hilfskraft begonnen und ist mittlerweile als Wissenschaftlicher Mitarbeiter angestellt.