Aeolus

Motivation

Der starke Ausbau erneuerbarer Energien, der zunehmende internationale Stromhandel sowie die alternde Netzinfrastruktur führen bereits heute dazu, dass die Stromübertragungsnetze an ihre Belastungsgrenzen stoßen. Der Neubau von Stromtrassen ist jedoch kostenintensiv und mit langen Planungs- und Umsetzungszeiträumen verbunden.

Die maximal zulässige Übertragungskapazität von Freileitungen wird in der Regel auf Basis eines Worst-Case-Wetterszenarios bestimmt. Dabei wird die Strombelastbarkeit hauptsächlich durch die maximal zulässige Leiterseiltemperatur von etwa 80 °C begrenzt. Steigt die Temperatur darüber hinaus, vergrößert sich infolge der thermischen Ausdehnung der Durchhang der Leitung, wodurch der erforderliche Sicherheitsabstand zum Boden sowie zu Vegetation oder Bauwerken unterschritten werden kann.

Um gefährliche Betriebszustände, wie beispielsweise Überschläge, zu vermeiden, muss dieser Mindestabstand auch unter ungünstigsten Bedingungen stets gewährleistet sein. Zusätzlich führt eine Erwärmung über 80 °C bei konventionellen Leiterseilen zu einer irreversiblen Materialdehnung, die langfristig einer strukturellen Schädigung gleichkommt.

Da das zugrunde gelegte Worst-Case-Szenario in den meisten realen Betriebszuständen nicht vorliegt, kann die Freileitung bei Kenntnis der aktuellen Leiterseiltemperatur höher ausgelastet werden.

Projektziele

Als Beitrag für die effektive Nutzung und Steigerung der Transportkapazität von Stromleitungen auf Basis des Witterungsabhängigen Freileitungsbetriebs (WAFB) soll eine innovative faseroptische Sensortechnologie entwickelt werden, die sich einer neuartigen Erfassung der für den WAFB entscheidenden Windparameter (Windgeschwindigkeit und Windrichtung) in der Leitungsumgebung zu Nutze macht. Diese Technologie erfordert keinen zusätzlichen Sensoreinsatz und nutzt das im Erdseil vorhandene Glasfaserkabel, um die windinduzierten äolischen Schwingungen der Leitung optisch zu erfassen. Das Glasfaserkabel funktioniert somit selbst als verteilter, kontinuierlicher und weitreichender Sensor in jedem Spannfeld einer Freileitung.

Für die genaue Bestimmung der Kühlung des Leiters ist außerdem die Topografie entlang der Stromtrasse entscheidend. Im Projekt wird eine Drohne entwickelt die autonom an der Stromtrasse entlangfliegt und die Topografie aufzeichnet. Um eine kontinuierliche Inspektion entlang eines kompletten Trassenabschnitts zu gewährleisten soll die Drohne sich mit Energie aus der Höchstspannungsleitung versorgen.

Durchführung

ITIV Beteiligung

Das ITIV übernimmt die Koordination des Projekts. Auf Basis der Wetterdaten werden KI-Modelle trainiert die die Temperatur der Leitungen berechnen und Prognosen für die Höherauslastung der Leitungen erstellen.

Zusätzlich entwickelt das ITIV eine Inspektionsdrohne, die sich an der Hochspannungsleitung auflädt und die Topografie entlang der Stromtrasse aufnimmt.