Schwankungen aus Volatilität der EE
Wo Energie aus Wind und Sonne eingefangen wird, gibt es Leistungsspitzen und Täler. Solche Schwankungen im Stromnetz lassen Stromkabel schneller altern. Das erforscht Doktorandin Ann-Catrin Uhr-Müller an der Hochschule Coburg. Die Veröffentlichung erster Teilergebnisse wurde bei der internationalen Diagnostika-Konferenz jetzt mit dem „Best Student Paper“-Award ausgezeichnet für ein Thema, das im Rahmen ihrer Promotion entstanden ist: ein Vergleich der Dielektrizitätsfaktoren bei verschiedenen Temperaturen für neue und vorgealterte Papier-Masse-Kabel. Das Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) ist der größte technische Berufsverband der Welt; sein Journal ist für Elektrotechnikern so etwas wie die Bibel – oder wenigstens wie der Duden für die Sprache.
Forschung in Köln und Coburg
Kupferkabel – Foto © Gerhard Hofmann, Agentur Zukunft, für Solarify
Diese speziellen Papier-Masse-Kabel haben als Isolierung eine Papierschicht, die in Öl getränkt ist und sie liegen teilweise seit Jahrzehnten in der Erde. Um zu simulieren, wie lange die Isolierung unter verschiedenen Bedingungen hält, haben die Rheinische NETZGesellschaft (RNG) in Köln und das Institut für Hochspannungstechnik, Energiesystem- und Anlagendiagnose (IHEA) der Hochschule Coburg gemeinsam in Köln ein Versuchsfeld in Betrieb genommen, das die Alterung der Kabel künstlich beschleunigt. „Wir haben unerwartete Messergebnisse erhalten“, sagt Uhr-Müller.
Zuständig für das Projekt ist an der Hochschule Coburg Prof. Christian Weindl, der an der Fakultät für Elektrotechnik und Informatik und insbesondere im IHEA zu Stromnetzen forscht. Er betreut Uhr-Müllers Doktorarbeit, die er im Kontext der Energiewende als wichtigen Beitrag für das so genannte Asset-Management sieht: Mit den richtigen Informationen können die Betreiber die Ausfallwahrscheinlichkeit der Kabel ermitteln und die nötigen Maßnahmen ergreifen, damit sie länger halten.
Überraschende Messergebnisse
„Die Betriebsfrequenz liegt bei 50 Hertz (Hz). Wenn die Netzbetreiber ihre Kabel analysieren, machen sie das bei der Diagnosefrequenz von 0,1 Hz“, erklärt Uhr-Müller. Grundsätzlich gilt: „Je höher die Temperatur, desto höher sind die Verluste.“ Die Doktorandin arbeitet unter anderem mit Parametern wie der Permittivität (Dielektrizitätszahl) und dem so genannten Verlustfaktor Tan Delta (?) , um zu ermitteln, was in der Isolierung der Kabel passiert. Bei den neuen Kabeln waren die Ergebnisse erwartungsgemäß. Aber bei den gealterten Kabeln gab es Überraschungen. „Zum Beispiel war das Kabel, das bei 0,1 Hz die schlechtesten Ergebnisse lieferte, nicht auch bei 50 Hz am schlechtesten.“ Warum das so ist, weiß Uhr-Müller noch nicht genau. „Aber ich habe Theorien.“ Sie vermutet, dass sich durch die Alterung zum Beispiel Aldehyde, Säuren oder einfach Wasser anlagert und sich so chemische Ketten verändern – und in ihrer Doktorarbeit wird sie das noch genau untersuchen.
->Quelle: hs-coburg.de/stromnetze-auszeichnung-fuer-coburger-doktorandin