Forscher entwickeln mathematische Methode zur Stabilisierung von Stromnetzen bei schwankender Einspeisung
(Source: Potsdam-Institut für Klimafolgenforschun, 2015-07-20)
Wenn ein Rhythmus stockt, kann der Effekt fatal sein – in
einem Stromnetz kann es einen Stromausfall bedeuten, bei einem
menschlichen Herz sogar den Tod. Ein internationales Team von
Wissenschaftlern hat nun einen neuen Ansatz entwickelt, um gegen
diese unerwünschten Zustände vorzugehen.
Sie nutzten dazu eine innovative mathematische Methodik und
überprüften diese in Experimenten mit chemischen
Reaktionen. Dies könnte zur Stabilisierung von Stromnetzen
beitragen, in die unregelmäßig Strom aus erneuerbaren
Quellen eingespeist wird, berichtet das Potsdam-Institut für
Klimafolgenforschung (PIK).
„Viele Systeme sind angewiesen auf winzige Vor- und
Rückwärtsbewegungen in einem bestimmten Rhythmus, wie in
der Musik – wir nennen das Oszillation“, erklärt
der Leiter der Forschungsgruppe, Jürgen Kurths. „Wenn
nun der Rhythmus gestört wird, kann das System nicht richtig
weiterarbeiten. Daher das Interesse, Wege zu finden, um den
Rhythmus wieder herzustellen.“
Solar- und Windstrom: Schwankende Einspeisung
Ausgangspunkt für die Wissenschaftler war die Stabilität
von Stromnetzen. Wechselstrom in Stromleitungen schwingt mit einer
bestimmten Frequenz. Diese kann gestört werden, wenn die
Stromzufuhr sich von einem Moment zum anderen ändert, zum
Beispiel beim Einspeisen von Solar- oder Windstrom.
Um diese Belastung der Stromnetze und Stromausfälle zu
vermeiden, sind neue Ansätze zur Stabilisierung gefragt. Die
jetzt entwickelte Methode sei hoch innovativ, betonen die Forscher.
„Das Prinzip ist ziemlich einfach, aber die Mathematik
dahinter ist es keineswegs“, sagt István Kiss von der
Saint Louis University in den USA. „Wir konnten zeigen, dass
die Theorie in einem praktischen Experiment angewendet werden kann,
in dem die Rhythmizität in einem kleinen Netzwerk von Strom
erzeugenden chemischen Reaktionen wieder hergestellt werden
kann.“
Verzögerung des Impulses kann gestörten
Oszillationen wieder herstellen
„Wir zeigen, dass eine gewisse Verzögerung des Impulses,
der etwa in einem Stromnetz von einem Element des Systems zum
anderen geht, die vorher gestörten Oszillationen wieder
herstellen kann“, sagt Wei Zou von der Huazhong University of
Science and Technology in China.
„Selbst eine schwache Abweichung kann einen großen
Unterschied machen. Ich muss gestehen, dass wir selbst
überrascht waren, wie einfach und robust unsere Methode ist.
Jetzt hoffen wir, dass sie die Tür zu zukünftiger
Forschung im Bereich komplexer Systeme öffnet, und
letztendlich Anwendungen in vielen Bereichen anregt, von der
Biologie über das Ingenieurwesen bis zu den
Sozialwissenschaften.“
More information