Diverse Pilotsysteme sind in Deutschland im Einsatz

Von den 1, 8 Millionen Kilometern, die das deutsche Stromnetz in sämtlichen Spannungsebenen lang ist, sind bisher nur Teilstrecken im Monitoring. Das wird sich ändern.

Der Übertragungsnetzbetreiber Transnet BW ist schon dabei und installiert an Strommasten und in Umspannwerken 300 Wetterstationen. Diese erfassen Lufttemperatur, Globalstrahlung, Windgeschwindigkeit und -richtung, Luftdruck sowie Luftfeuchte und validieren die Werte aus der Wetterprognose. "Seit 2022 fließen diese Werte in die Ermittlung der Übertragungskapazitäten der Leitungen ein und werden in einer weiteren Ausbaustufe in Echtzeit genutzt", sagt Markus Nuoffer, Projektleiter WAFB 3.0 bei Transnet BW.

Um das Potenzial der Leitungen voll auszuschöpfen, müssen die Werte direkt am Seil gemessen werden. Dazu sind spezielle Sensoren nötig. Wissenschaftler am Fraunhofer-Institut für Zuverlässigkeit und Mikrointegration in Berlin forschen daran. Gemeinsam mit Partnern haben sie Astrose entwickelt, einen Funksensor von der Größe eines Rugbyballs, der die Neigung und die Torsion des Seils sowie die Stromstärke und die Seiltemperatur erfasst. Seine Energie bezieht er direkt aus dem Leiter, somit ist der unabhängige Betrieb gesichert.

Sensoren an den Leitungen als meteorologisches Netzwerk

Jeder Sensor übermittelt seine Daten je nach Kommunikationstechnologie entweder an seinen Nachbarn, von dem sie diesem Prinzip folgend gebündelt und an den Netzbetreiber übertragen werden, oder sie fließen direkt in die Infrastruktur des Netzbetreibers. 2014 wurde mit der Installation eines solchen Sensornetzwerks mit 59 Funksensorknoten an einer 110-Kilovolt-Freileitung im Harz erfolgreich der erste Pilotbetrieb aufgenommen. "Inzwischen sind weitere Pilotsysteme in Deutschland und der Schweiz im produktiven Einsatz", sagt Projektleiter Carsten Brockmann.

An einem ähnlichen System arbeiten Wissenschaftler am Institut für Technik der Informationsverarbeitung des Karlsruher Instituts für Technologie im Projekt Progno Netz. Sie erproben ein meteorologisches Netzwerk, das mittels intelligenter Sensorknoten an den Strommasten in Höhe der Leiterseile die Witterungsbedingungen misst. Statt auf Kameras setzen sie auf laserbasierte Systeme zur Windmessung. Entscheidend sei, dass diese Sensoren auch untereinander vernetzt seien und das System selbstlernend sei, sagt Projektleiter Wilhelm Stork.

Auf lange Sicht sollen die smarten Sensoren die Durchleitungskapazitäten selbst einstellen und regeln. Unter Aufsicht sollen sie dann eigenständig entscheiden, wie viel Strom zu welcher Zeit durch eine bestimmte Leitung fließen kann. "Das Thema witterungsabhängiger Freileitungsbetrieb kommt auf jeden Fall voran, das Interesse wächst", sagt Stork.

Das System wurde an zwei Trassen des Übertragungsnetzbetreibers Transnet BW getestet. Doch die Sensoren anzubringen ist aufwendig, schon allein, weil man den Strom für gewisse Zeit abschalten muss. Deshalb planen die Entwickler nun, die Sensoren in den Masten zu installieren. Und zwar per Drohne. So könnte der Strom weiter fließen.