Meteorologische Messdaten für Industrieanlagen und FreileitungsmonitoringInsbesondere Dynamic Line Rating (DLR) – Effiziente Nutzung der Stromnetze

Industrieanlagen und -emissionen unterliegen strengen Umweltauflagen. Die zuverlässige Messung und Auswertung von Gasen, Strömungen und Abwärme sind ebenso wichtig wie z.B. Windwarnungen und Außentemperaturmessungen, die Arbeitsläufe beeinflussen können. Zusätzlich steigt die Bedeutung des Freileitungsmonitorings/Dynamic Line Rating (DLR). DLR ermöglicht die dynamische Überwachung und Optimierung der Leitungsbelastbarkeit von Stromtrassen in Echtzeit und sorgt so für eine effizientere Nutzung der Infrastruktur bei variablen Witterungsbedingungen.

(C) Wilmers Messtechnik GmbH

(C) Wilmers Messtechnik GmbH

Die Messstationen für den witterungsabhängigen Freileitungsbetrieb (WAFB) werden an strategischen Punkten von Freileitungen – sogenannten Hotspots – installiert. Typischerweise werden Sensoren in 15 bis 30 Metern Höhe an Strommasten angebracht, da sich hier die die Wärmeabfuhr der Leiterseile bestimmenden Wind- und Temperaturverhältnisse ungestört erfassen lassen.

Dynamic Line Rating (DLR) ist eine innovative Technologie, die es ermöglicht, die dynamische Belastbarkeit von Freileitungen zu ermitteln. Anders als statische Bewertungen, die konservativ auf ungünstigste Umweltbedingungen ausgelegt sind, berücksichtigt DLR in Echtzeit die tatsächlich gerade herrschenden Umweltfaktoren.Die präzise Anpassung der Stromkapazität an die Wetterbedingungen bietet erhebliche Vorteile: Netzengpässe können reduziert, Überlastungen vermieden und die bestehende Infrastruktur optimal genutzt werden –

ein entscheidender Faktor, um Kosten für den Netzausbau zu senken und die Netzstabilität zu gewährleisten. In Deutschland wird dem NOVA-Prinzip (Netzoptimierung vor Ausbau und Verstärkung) eine zentrale Rolle zugeschrieben. Es schreibt vor, dass vorhandene Netzkapazitäten zuerst optimiert werden müssen, bevor neue Leitungen gebaut oder bestehende verstärkt werden. Die DLR-Technologie erfüllt diese Anforderungen, da sie die effiziente Nutzung vorhandener Freileitungen ermöglicht, ohne dass kostspielige und langwierige Bauprojekte erforderlich sind.‎

Sachliche Grundlagen zur DLR-Branche:

Die elektrische Leitfähigkeit von Freileitungen hängt maßgeblich von Umgebungsfaktoren ab: Windgeschwindigkeit, Lufttemperatur und Sonneneinstrahlung beeinflussen die Temperatur der Leiterseile. Steigt diese über ein bestimmtes Maß, erhöht sich der elektrische Widerstand, was sowohl die Übertragungskapazität als auch die Sicherheit der Infrastruktur gefährdet. Ein zentrales Merkmal von DLR ist die Fähigkeit, die natürliche Kühlung durch Wind und Wärmestrahlung zu bewerten und die dynamische Belastbarkeit der Leitungen daran anzupassen.

Studien zeigen, dass DLR im Durchschnitt die Kapazität von Übertragungsleitungen deutlich steigern kann, wodurch die Effizienz der Netze spürbar verbessert wird. Schätzungen zufolge liegt die Steigerung oft im Bereich von bis zu 30%. DLR-Technologien unterstützen die Integration erneuerbarer Energien, indem sie Netzbetreibern ermöglichen, deutlich mehr Energie aus Quellen wie Wind- und Solarenergie einzuspeisen. Schätzungen zufolge können Curtailments dabei spürbar reduziert werden, in einigen Fällen um einen zweistelligen Prozentbereich.‎

Curtailments‎ bezeichnen die reduzierte Einspeisung von Strom aus erneuerbaren Energiequellen (z. B. Wind- und Solarenergie), wenn das Netz die überschüssige Energie nicht aufnehmen kann. Dies passiert, wenn das Stromnetz aufgrund von Überlastung oder Netzinstabilität nicht genügend Kapazität hat, um den erzeugten Strom zu transportieren.‎‎

Messstationen, Hotspots & Automatisierung:
Die Messstationen für den witterungsabhängigen Freileitungsbetrieb (WAFB) werden an strategischen Punkten von Freileitungen – sogenannten Hotspots – installiert. Diese Standorte zeichnen sich durch hohe meteorologische Relevanz aus. Typischerweise werden Sensoren in 15 bis 30 Metern Höhe an Strommasten angebracht, da sich hier die die Wärmeabfuhr der Leiterseile bestimmenden Wind- und Temperaturverhältnisse ungestört erfassen lassen. Zusätzlich bieten DLR-Systeme in einigen Projekten die Möglichkeit, KI-gestützte Algorithmen zu nutzen, die die Messdaten analysieren und zur Verbesserung der Netzplanung beitragen können. Die Einbindung in bestehende SCADA-Systeme ist ebenfalls möglich, um eine nahtlose Integration und automatisierte Steuerung zu gewährleisten.‎

Reduzierung von Engpässen und Kostenersparnis:
Ein großer Vorteil von DLR besteht in der Reduktion von Netzengpässe in Spitzenlastzeiten, wenn die tatsächliche Leitungskapazität bei bestimmten Umweltbedingungen die Nennkapazität der Leitung überschreitet und optimal ausgeschöpft wird. Der wirtschaftliche Vorteil liegt auf der Hand: Höhere Netzleistung bei unveränderter Netzinfrastruktur, d.h. Verzicht auf den Zubau neuer Leitungen. Schätzungen gehen von Einsparungen im Milliardenbereich pro Jahr aus. Da das NOVA-Prinzip den Bau neuer Leitungen erst nach Ausnutzung bestehender Kapazitäten erlaubt, leisten Technologien wie DLR einen wichtigen Beitrag, regulatorische Vorgaben für die effiziente Netznutzung einzuhalten.‎

‎Ausbau mit leistungsstärkeren Kabeln versus DLR:
Eine Alternative zu DLR ist der Einsatz neuer Kabel, die für höhere Belastungen ausgelegt sind und eine bessere Grundkapazität bieten. Ein solches Upgrade erfordert aber erhebliche Investitionen.

DLR hingegen optimiert die bestehende Infrastruktur, indem die Belastung der Leitungen in Echtzeit an die Wetterbedingungen angepasst wird. So lässt sich die variierende Leitungskapazität optimal ausschöpfen, ohne zusätzliche Kosten für den Kabelwechsel.

Fazit: Dynamic Line Rating bietet die Möglichkeit, die Stromnetze smarter, effizienter und sicherer zu gestalten. Durch die Nutzung von hochpräziser Freileitungssensorik von Thies CLIMA, wie sie beispielsweise von der Firma Wilmers Messtechnik GmbH bereitgestellt und installiert wird, lassen sich Freileitungen in Echtzeit überwachen und ihre dynamische Belastbarkeit zuverlässig berechnen. Die Kombination aus technologischem Fortschritt, regulatorischer Unterstützung und wirtschaftlicher Effizienz macht DLR zu einem entscheidenden Bestandteil moderner Energienetze. ‎

Passende Sensorik für Dynamic Line Rating (DLR)

Thies CLIMA bietet hochpräzise Sensoren, die speziell für die Anforderungen des witterungsabhängigen Freileitungsbetriebs (WAFB) entwickelt wurden. Diese Sensoren spielen eine zentrale Rolle bei der präzisen Ermittlung von Umweltparametern, die zur Berechnung der dynamischen Belastbarkeit von Freileitungen notwendig sind.‎

Ultrasonic Anemometer 2D Compact

Einsatzbereich:
Erfassung von Windgeschwindigkeit und -richtung mit höchster Präzision.

Ultrakompakte Bauweise für einfache Mastmontage.
Robustes Design für extreme Umgebungen
Exakte Messung auch bei minimalen Luftströmungen
Datenübertragung über Modbus-Schnittstelle‎
Details US 2D Compact und Varianten

CLIMA Sensor US

Einsatzbereich:
Kombisensor für mehrere Parameter wie Wind, Temperatur und Luftfeuchte.

Wetterfeste Bauweise mit minimalem Wartungsaufwand
Exakte Erfassung von Umgebungsbedingungen in Echtzeit
Vielseitige Integration in DLR-Systeme dank standardisierter Protokolle
Perfekte Ergänzung für Hotspot-Messstationen

Details zu First Class

Sensoren und Systemlösungen für den DLR-Markt:

Thies Clima bietet Sensoren und Zubehörteile an, die sich im DLR-Markt bewährt haben. Leistungsstarke Systemanbieter und -integratoren, wie die Firma Wilmers Messtechnik GmbH , bieten darüber hinaus maßgeschneiderte DLR-Lösungen für den Endanwender an, beispielsweise auf Basis des Ultrasonic 2D Compact von Thies Clima (siehe Einsatzbilder mit Dank an Firma Wilmers).