Bremen - Zu einem überraschenden Ergebnis sind Wissenschaftler der Jacobs University gekommen, als sie untersucht haben, welche Stromnetze besser mit den Schwankungen klarkommen, die sich aus der Einspeisung von Wind- und Solarstrom ergeben. „Besonders überrascht hat uns, dass baumartig aufgebaute Verteilernetze, die vom Generator bis zum Verbraucher führen, stabiler gegenüber solchen Störungen sind als engmaschige Verbundnetze, in denen die Stromleitungen in vielen Schleifen kreisförmig zusammengeschlossen sind“, sagt Dr. Stefan Kettemann, Professor für Theoretische Physik und Leiter des Projekts.
Frequenz entscheidend
„Das Gegenteil wäre deutlich erwartbarer gewesen. Denn eine Baumstruktur hat schließlich viel eindeutigere und hierarchischere Verbindungslinien als ein kreisförmiges Netz mit seiner Vielzahl an Maschen und Schleifen.“
Die Ursache für das außergewöhnliche Phänomen fanden die Forscher in den unterschiedlichen Schwingungen, den Wellenmoden, beider Netze. Ähnlich wie bei Orgelpfeifen, deren tiefster Resonanzton mit der Länge tiefer wird, zeigt sich, dass die Resonanzfrequenzen engmaschiger Verbundnetze mit der Größe des Netzes kleiner werden. Für baumartig aufgebaute Netze gilt dies nicht. Deren Resonanzfrequenz bleibt mit zunehmender Größe gleich hoch, wodurch sie weniger anfällig für Störungen sind.
Außerdem zeigen die Ergebnisse, dass die zunehmende Einspeisung von erneuerbaren Energien zu einer Ausbreitung von Störungen führt. Kettemann und sein Team haben untersucht, mit welcher Geschwindigkeit und auf welche Weise sich Störungen im Netz ausbreiten.
Weitreichende Folgen
Eines der Ergebnisse der Grundlagenforschung: Selbst kleinste Schwankungen, verursacht zum Beispiel durch einen kurzzeitigen Anstieg der Stromeinspeisungen in Bremen, sind über große Distanzen messbar, etwa selbst im fast 600 Kilometer Luftlinie entfernten München.
Die Ergebnisse des Projekts wurden jetzt in der Zeitschrift „Scientific Reports“ veröffentlicht. Es wurde finanziert vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) im Rahmen der Forschungsinitiative Stromnetze.
