Herausforderung Energie

Metrologie für den Netzausbau

Stromübertragungs- und -verteilungssysteme unterliegen zukünftig ganz neuen Anforderungen: statt weniger zentraler Erzeuger gibt es viele dezentrale, die Stromerträge aus Wind und Sonne schwanken zeitlich, an der Küste produzierter Windstrom muss in Ballungsräume in West- und Süddeutschland transportiert werden, und die Elektromobilität braucht eine flächendeckende Ladeinfrastruktur. Neben der Schaffung weiterer Übertragungskapazitäten durch Leitungszubau ist hier intelligente Informations- und Kommunikationstechnik notwendig, um alle Erzeuger und Verbraucher von Energie sinnvoll zu vernetzen und Bedarfe aufeinander abzustimmen. Die PTB widmet sich der Metrologie des Netzausbaus und der Kommunikationstechnik sowohl in eigenen Projekten als auch gemeinsam mit 18 internationalen Forschungspartnern im Europäischen Metrologienetzwerk (EMN) für intelligente Stromnetze. Dieses Gemeinschaftsprojekt unter dem Dach von EURAMET bietet Unterstützung bei der Normung, Erprobung sowie Forschung und Entwicklung nationaler Strategien zur Entwicklung und Umsetzung intelligenter Stromnetze.

Smart-Meter-Gateways

Smart-Meter-Gateways (SMGWs) bilden zusammen mit modernen Stromzählern ein intelligentes Messsystem, das in der Energiewirtschaft zukünftig eine Schlüsselrolle einnehmen wird. Seit 2019 erhalten Smart-Meter-Gateways eine Baumusterprüfbescheinigung von der PTB. Unter Einhaltung höchster Datensicherheits- und Datenschutzanforderungen ermöglichen die Gateways neben einer Vor-Ort-Verarbeitung der Energiemesswerte insbesondere auch das Weiterleiten der aufbereiteten Messwerte an Verbraucher, Netzbetreiber, Energielieferanten und Energiedienstleister über öffentliche Kommunikationsnetze. Die Rolle der PTB dabei ist, im Interesse des Kundenschutzes und des lauteren Wettbewerbs die Anforderungen des gesetzlichen Messwesens einzubringen. Das geschieht durch Beratung der betroffenen Behörden und der Industrie, durch die Mitarbeit bei zugehörigen Normungs- und Standardisierungsaktivitäten und schließlich durch die Prüfung, Bewertung und Zertifizierung der modernen Zähler und Smart-Meter-Gateways.

Beteiligte Fachbereiche:

Opens internal link in new window Fachbereich 2.3 Elektrische Energiemesstechnik

Opens internal link in new window Fachbereich 8.5 Metrologische Informationstechnik

Weiterentwicklung relevanter Messtechnik

Insgesamt müssen in den nächsten Jahren rund 7.500 Kilometer im Übertragungsnetz optimiert, verstärkt oder neu gebaut werden. Die Dezentralisierung der Energieversorgung und die neuartigen Energieerzeugungsmethoden führen zu neuen Netzstrukturen und Herausforderungen – beispielsweise hinsichtlich einer abnehmenden Spannungsqualität –, die auch neue Messverfahren erfordern. Neu ist auch, dass Höchstspannungs-Gleichstrom-Übertragungsleitungen in Zukunft eine wichtige Rolle spielen werden.

Die PTB will im Bereich der Hochspannungsmesstechnik zuverlässige und rückführbare Messung ermöglichen – sowohl bei der Drehstrom- als auch der Gleichstrom-Übertragung. Dafür baut sie bereits die entsprechende Labortechnik auf, um Stromerzeugungs- und Messeinrichtungen weiterzuentwickeln und die Messunsicherheit für die Darstellung der relevanten Größen zu verbessern.

Ein Beispiel dafür ist die 2020 aufgebaute Hochspannungsmessanlage. Mit ihr lassen sich Gleichspannungen bis zu 2000 kV erzeugen und präzise messen. Langfristig will die PTB Kalibrierdienstleistungen für Gleichspannungen über 1000 kV anbieten, welche beispielsweise für die Hochspannungsgleichstromübertragung (HGÜ) wichtig sind. Ziel der hier stattfindenden Forschung ist unter anderem die Ermittlung der Spannungsabhängigkeit von Messgeräten, denn überlagerte Spannungen haben einen erheblichen Einfluss auf die Lebensdauer von Komponenten im Übertragungsnetz. Letztendlich stützen derartige Messungen die Versorgungssicherheit des europäischen Stromnetzes.

Beteiligter Fachbereich:

Opens internal link in new window Fachbereich 2.3 Elektrische Energiemesstechnik

PTB-Presseinfo:

Opens external link in new window Energiewende: Hochspannungsmessung für sichere Stromversorgung und -abrechnung

Ladeeinrichtungen für Elektrofahrzeuge

Dieser Stecker ist Teil eines von der PTB entwickelten In-Kabel-Messsystems für Elektrofahrzeuge. Es ermittelt während des Ladevorgangs die gelieferte Energiemenge und vergleicht sie mit der in der Ladesäule gemessenen Menge.

Die PTB stellt seit 2018 Baumuster-Prüfbescheinigungen für Ladeeinrichtungen für Elektrofahrzeuge aus. Das heißt: Sie stimmen mit allen mess- und eichrechtlichen Anforderungen überein und gewährleisten sowohl exakte Messungen als auch einen für den Kunden transparenten und genau nachvollziehbaren Ladevorgang – vergleichbar mit dem Tanken von Benzin. Die PTB hat als momentan einzige Konformitätsbewertungsstelle für den Anwendungsbereich Elektromobilität ein Bewertungsverfahren für Ladeeinrichtungen entwickelt und unterstützt mit ihrer Arbeit aktiv den nationalen Entwicklungsplan der Bundesregierung für Elektromobilität. Insgesamt haben im Jahr 2018 drei AC-Ladeeinrichtungen von verschiedenen Herstellern sowie ein DC-Elektrizitätszähler für Schnellladesäulen ein Zertifikat erhalten.

Beteiligter Fachbereich:

Opens internal link in new window Fachbereich 2.3 Elektrische Energiemesstechnik