Demonstrationsprojekt des Mittelstand 4.0-Kompetenzzentrums Ilmenau zur „Smarten Netzfrequenzüberwachung zum Schutz technischer Geräte“

Technische Geräte in Unternehmen und Haushalten benötigen eine Stromversorgung mit einer stabilen Netzfrequenz von 50 Hz um verlässlich und sicher arbeiten zu können. Bei Abweichungen von dieser Netzfrequenz kann es zu Störungen einzelner Geräte, bis hin zu kompletten Systemausfällen oder sogar einem umfassenden Blackout kommen. Um dies zu verhindern, wird die Netzfrequenz im europäischen Verbundnetz durch die Netzbetreiber kontinuierlich und in Echtzeit geregelt.

Quelle: © Mittelstand-Digital Zentrum Ilmenau

Dies stellt an sich schon eine große Herausforderung zur Gewährleistung einer stabilen Netzfrequenz von 50 Hz dar, durch die verstärkte Nutzung und Einspeisung regenerativer Energiequellen wie Wind-, Wasser- und Photovoltaikenergie, welche starken witterungs- und tageszeitbedingten Schwankungen unterliegen, stehen hier die Netzbetreiber jedoch vor der zusätzlichen Herausforderung. Sie müssen das Netz unter sich kontinuierlich und häufig nicht exakt vorhersehbaren Schwankungen zu regeln, um es stabil zu halten. Technische Geräte sind jedoch auf eine stabile Netzfrequenz von 50 Hz angewiesen und können sich bereits bei einer Netzfrequenzabweichung von 0,2 Hz unkontrolliert abschalten. Dies führt häufig zu Datenverlust und kann auch Schäden an der Hard- und Software verursachen.

Quelle: © Mittelstand-Digital Zentrum Ilmenau

Um als Verbraucher Schwankungen in der Netzfrequenz zu erkennen und so frühzeitig Geräte zu ihrem Schutz kontrolliert abschalten zu können, hat das Mittelstand 4.0-Kompetenzzentrum Ilmenau eine sensorbasierte Lösung zur Online-Erfassung der Netzfrequenz erarbeitet. Diese Lösung kann als kompaktes und kostengünstiges Gerätesystem in elektrische Geräte und Anlagen (elektrische Verbraucher) integriert werden. Damit wird es möglich, dass die elektrischen Verbraucher mit integrierten Gerätesystem zur Netzfrequenzmessung bei Absinken der Netzfrequenz auf den kritischen Wert von 49,8 Hz ihre Leistungsaufnahme selbsttätig und gesteuert reduzieren bzw. abschalten, so dass ein aktiver Beitrag zur Frequenzstabilisierung des Stromnetzes auf 50 Hz geleistet werden kann. Das Absinken unter die kritische Netzfrequenz wird dadurch verhindert.

Dieser Demonstrator wurde für den Digitalgipfel des Bundes 2020 in einem kurzen Erklärvideo präsentiert: