Emulation mit originalgetreuer Hardware
Während reine Computer-Simulationen immer vereinfachend sind und Experimente am echten Netz naturgemäß engen Grenzen unterliegen, enthält das NESTEC emulierte, also sozusagen miniaturisierte Stadtquartiere mit Gebäuden, Netzen und Ladestationen. Es schließt im Werkzeugkasten der Forschung daher auf neuartige Weise die Lücke zwischen Computer-Simulation und Reallabor. Durch die Emulation wird im NESTEC die laborbasierte Abbildung des Verhaltens realer Akteure durch untereinander vernetzte elektrotechnische Komponenten ermöglicht.
Für die Wissenschaftler bietet das NESTEC eine Plattform, mit der komplexe Verteilnetzstrukturen mit realen Energieflüssen in realen Dimensionen dargestellt werden können. Viele Faktoren, die im realen Betrieb auftreten, können in der Simulation nicht erfasst werden. Diese physikalischen Effekte können künftig in der NESTEC-Umgebung berücksichtigt werden
Trotz der großen Realitätsnähe findet die Forschung im NESTEC in einem abgeschirmten System statt: Der rund 180 Quadratmeter große Laborkomplex ist über einen eigenen 650-Kilovoltampere-Trafo an das Mittelspannungsnetz angeschlossen, ist also weder mit den übrigen Bereichen des Institutsgebäudes, noch mit dem umgebenden Verteilnetz verbunden. Somit haben auch Versuche mit Extrembelastungen im NESTEC keinerlei Auswirkungen auf die Außenwelt.
Kopplung der Sektoren Strom, Wärme und Verkehr
Große Vorteile bringt die neue Labor-Infrastruktur vor allem bei der Gestaltung von Lösungen für die Energieversorgung, die die Sektorenkopplung berücksichtigen und die auf erneuerbaren Energien basieren: Im Vergleich zu heute wird die Verteilnetzebene künftig durch zahllose neue Stromverbraucher wie Elektroautos oder stromgeführte Heizungen geprägt sein, ebenso durch dezentrale Stromerzeuger wie Photovoltaikanlagen und rückspeisende Autobatterien.
Die Schnittstelle der Sektorenkopplung Strom/Mobilität genießt bei den DLR-Forschern besondere Beachtung: Auch hier wird die Grenze zum „wirklichen Leben“ überwunden, indem auch reale Elektroautos in die Berechnungen integriert werden können. Dafür sind mehrere Ladesäulen auf dem Institutsgelände ins NESTEC eingebunden, so dass auch reale Ladevorgänge mit ihren realen Energieflüssen Teil des emulierten Szenarios werden können. Erfasst werden können auch die Einflüsse durch die Rückspeisung aus wasserstoffbetriebenen Brennstoffzellenautos ins Energiesystem, die in einem benachbarten Labor des Instituts erforscht werden. Damit kann das NESTEC die Mobilität nicht nur sektorenkoppelnd in die Verteilnetzebene einbinden, sondern auch technologieübergreifend in einer bislang nicht dagewesenen Komplexität berücksichtigen.
Konkret lassen sich im NESTEC bis zu 18 Häuser durch 18 voneinander unabhängige Netzsimulatoren darstellen, die jeweils reale oder genormte Nutzerprofile wiedergeben. Auf gleiche Art können bis zu 18 Batteriespeicher und 15 Elektroautos mit einbezogen werden, dazu Photovoltaik- und Windkraftanlagen sowie bis zu zwei Kilometer lange Stromleitungen – also genau die Komponenten, die das Energiesystem eines typischen Wohnquartiers des Jahres 2050 nach heutigen Erkenntnissen beinhalten wird. Zudem lassen sich reale technische Komponenten aus dem Wärmebereich berücksichtigen: Dafür können Anlagen zur Kraft-Wärme-Kopplung und Wärmepumpen an zwei Testständen des Instituts direkt in das geschlossene Energiesystem des NESTEC eingebunden werden.
(Quelle: DLR)