Kleine, fensterlose Häuschen, die am Wegesrand leise vor sich hin brummen – das sind Ortsnetztransformatoren. Sie sorgen dafür, dass in der normalen Steckdose zu Hause die richtige Spannung von maximal 400 Volt ankommt. Doch leider sind diese Transformatoren nicht besonders flexibel.
Drei dieser Spulen sorgen dafür, dass der Transformator immer die gleiche Spannung an die Haushalte abgibt. Bis zu 400 Volt kommen hier an und lassen sich bis auf 0 herunterregeln. (Foto: FH Münster/Maxi Krähling)
Denn wenn konventionelle Elektrizitätswerke normal arbeiten, zusätzlich viel Wind weht und die Sonne scheint, landet die gesamte Energie im Stromnetz – solange Windkraft- und Photovoltaikanlagen nicht abgeschaltet werden. Das heißt: Die elektrische Spannung im Netz steigt an, der Ortsnetztransformator leitet mehr als 400 Volt weiter, im schlimmsten Fall gehen davon die Elektrogeräte zu Hause kaputt. Das ist ärgerlich und darf den Netzbetreibern nicht passieren. Gesetzlich sind sie dazu verpflichtet eine zuverlässige Versorgungsspannung zu gewährleisten.
Hier kommt Student Jonas Gnegel ins Spiel. Für seine Bachelorarbeit an der FH Münster hat er ein Modell eines regelbaren Ortsnetztransformators (RONT) gebaut. Der kann im laufenden Betrieb das Übersetzungsverhältnis des Transformators so anpassen, dass immer die richtige Spannung beim Kunden ankommt. Egal, wie sehr die Spannung im Stromnetz schwankt.
Das Ganze ist brandaktuell. Denn RONTs gibt es bisher kaum in der Infrastruktur der Netzbetreiber. „Sie sind aber wichtig für die Energiewende, weil das Netz viel mehr erneuerbare Energien verlustfrei aufnehmen könnte. Dafür müssten nicht mal zusätzliche Kabel oder Leitungen verlegt werden“, sagt Gnegel. Bei seinem Modell lässt sich die Spannung mithilfe von drei aufgewickelten Spulen regulieren, sowohl manuell als auch automatisch. Sobald die Regelspannung über einen festgelegten Zeitraum über- oder unterschritten wird, gibt es einen Schaltbefehl, der den Transformator auf ein neues Übersetzungsverhältnis einstellt.
Bisher sei diese Technologie nicht nötig gewesen. „Ein Kraftwerk hat ein großes Gebiet mit einer ziemlich konstanten Versorgungspannung versorgt. Mit den Windkraft- und Photovoltaikanlagen ist die Einspeisung viel dezentraler geworden, das Stromnetz unterliegt größeren Schwankungen. Da kommen die alten Transformatoren nicht mehr mit.“
Eine echte Laborleistung: Jonas Gnegel (l.) und sein Betreuer Florian Segger freuen sich, dass der RONT zukünftig anderen Studierenden in der Lehre zur Verfügung steht. (Foto: FH Münster/Maxi Krähling)
Dabei sind RONTs ein wichtiger Schritt in Richtung Smart Grid. „Intelligente Stromnetze sind ein großes Thema für uns. Von innovativen Bachelorarbeiten wie dieser versprechen wir uns, dass die Studierenden die Technologien von morgen lernen und sie nach ihrem Abschluss mit in die Arbeitswelt tragen“, sagt Ingenieur Florian Segger. Er ist wissenschaftlicher Mitarbeiter im Labor Elektrotechnik und Elektrizitätsversorgung und hat die Bachelorarbeit von Gnegel betreut.
Drei Monate hat der Student an dem RONT gearbeitet und geschraubt. Dass das Gerät und seine Bachelorarbeit für den Fachbereich Energie – Gebäude – Umwelt gleich doppelten Wert haben, macht ihn besonders stolz. Denn der RONT findet ab 2020 als Bestandteil des Praktikums Elektrizitätsversorgung Verwendung in der Lehre. „Mit dem RONT-Modell können wir den Studierenden nicht nur die neue Technologie zeigen, sondern bringen ihnen auch die Idee einer intelligenten Netzstruktur näher“, erklärt der zukünftige Wirtschaftsingenieur der Energietechnik.
„So etwas bietet bisher niemand an“, sagt Prof. Dr. Andreas Böker, Experte für Elektrotechnik und Elektrizitätsversorgung und Gnegels betreuender Professor in der Bachelorarbeit. „Teilweise benötigen wir diese eigene Initiative, um die Studierenden gut ausbilden zu können. Das ist eine echte Laborleistung, auf die wir sehr stolz sind.“