AP Sensing beteiligt sich am Forschungsprojekt Aeolus zur optimierten Nutzung bestehender Hochspannungsfreileitungen. Mithilfe der Distributed Fiber Optic Sensing (DFOS) -Technologie von AP Sensing sollen bereits vorhandene Glasfasern in den Erdseilen lokale Windverhältnisse erfassen. Die gewonnenen Daten können künftig dazu beitragen, die verfügbare Übertragungskapazität von Freileitungen genauer zu bestimmen.
Der starke Ausbau erneuerbarer Energien stellt die deutschen Übertragungsnetze vor neue Herausforderungen. Insbesondere Windenergie wird häufig weit entfernt von den großen Verbrauchszentren erzeugt. Gleichzeitig steigt der Strombedarf, unter anderem durch die Elektrifizierung von Industrie und Verkehr sowie durch neue Rechenzentren.
Neben dem Ausbau der Netzinfrastruktur stellt sich deshalb die Frage, wie bestehende Leitungen besser genutzt werden können. Aeolus untersucht, wie reale Messdaten entlang der Trasse dazu beitragen können, Freileitungen abhängig von den aktuellen Bedingungen sicher höher auszulasten.
Glasfasern erfassen Wind entlang der gesamten Leitung
Ein entscheidender Faktor für die Strombelastbarkeit einer Freileitung ist ihre Temperatur. Fließt Strom durch einen Leiter, erwärmt sich dieser. Bei zu hohen Temperaturen dehnt sich das Material aus und der Leiter hängt stärker durch. Dadurch können vorgeschriebene Sicherheitsabstände zum Boden, zu Bäumen oder Gebäuden unterschritten werden.
Wie stark sich eine Leitung erwärmt, hängt jedoch auch von den lokalen Wetterbedingungen ab. Besonders Wind kühlt die Leiterseile. Bei entsprechenden Bedingungen kann deshalb mehr Strom übertragen werden, ohne die zulässigen Temperaturgrenzen zu überschreiten.
Aeolus untersucht, wie sich dieser Kühleffekt entlang einer Freileitung genauer erfassen lässt. Dafür kommen bereits vorhandene Glasfasern in den Erdseilen zum Einsatz. Wind erzeugt charakteristische Schwingungen der Leitungen, die mit der DFOS-Technologie von AP Sensing über große Entfernungen erfasst werden können. Aus diesen Messungen werden Informationen über Windgeschwindigkeit und Windrichtung entlang der Trasse abgeleitet.
So können reale Messwerte aus zahlreichen Leitungsabschnitten in die Bewertung einfließen und bestehende Wettermodelle sowie punktuelle Messungen ergänzen.
Von Messdaten zur tatsächlichen Übertragungskapazität
Die gewonnenen Daten werden mit Wettervorhersagen und weiteren Modellen zusammengeführt. Algorithmen sollen bestimmen, wie stark der Wind die Leitungen unter den jeweiligen örtlichen Bedingungen kühlt. Dabei werden auch unterschiedliche Umgebungen wie Wälder, Täler oder exponierte Trassenabschnitte berücksichtigt.
Auf dieser Basis lässt sich genauer bestimmen, wie stark eine Leitung unter den aktuellen Bedingungen belastet werden kann. Der Ansatz erweitert den witterungsabhängigen Freileitungsbetrieb um ortsaufgelöste Messinformationen direkt aus der bestehenden Infrastruktur.
Neben der Erfassung von Winddaten ermöglicht die DFOS-Technologie von AP Sensing auch die Detektion und Lokalisierung akustischer Ereignisse entlang der Trasse. Dazu zählen beispielsweise Betriebsstörungen sowie Fremdeingriffe wie Sabotage oder Vandalismus. Im Projekt Aeolus können diese Informationen zusätzlich für die Überwachung kritischer Infrastrukturen genutzt werden.
Forschung unter realen Netzbedingungen
Koordiniert wird Aeolus vom Institut für Technik der Informationsverarbeitung am Karlsruher Institut für Technologie. Zum Konsortium gehören neben AP Sensing außerdem die Übertragungsnetzbetreiber 50Hertz Transmission, TenneT TSO und TransnetBW sowie fokus.energie, unilab Systemhaus und WEPROG.
Das Forschungsprojekt läuft bis 2029 und wird im Rahmen des achten Energieforschungsprogramms zur angewandten Energieforschung des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie gefördert. Aeolus ist Teil der Mission Energiesystem 2045.
