Der Ausbau erneuerbarer Energien bringt das deutsche Stromnetz zunehmend an seine Grenzen. Experten des Jülich Supercomputing Centre (JSC) haben nun gemeinsam mit dem Übertragungsnetzbetreiber TenneT TSO GmbH ein spezielles Computersystem entwickelt. Es soll dazu beitragen, das über Jahrzehnte gewachsene Stromnetz an die Anforderungen durch die Energiewende anzupassen. Der Netzbetreiber nutzt für den Ausbau Computersimulationen der Lastflüsse im Stromnetz, die sich mit dem neuen System um das über 30-fache beschleunigen lassen.

Leistungsbegrenzung von Wind- und Solaranlagen nimmt zu

Der Netzbetreiber setzt Simulationswerkzeuge ein, um den Bau und die Dimensionierung neuer Stromleitungen zu planen. Zur Stabilisierung des Netzbetriebs ist es wegen Netzengpässen immer wieder notwendig, dass Kraftwerke, Windräder und Photovoltaik-Anlagen zeitweise leistungsbegrenzt werden müssen. Die Abregelung erneuerbarer Energien erfolgt dabei nur im Notfall bei andauernder Überlastung. Dennoch nahm die Menge an Ökostrom, in erster Linie aus der Windkraft, die durch das sogenannte Einspeisemanagement verloren geht, in den letzten Jahren rapide zu. Im Rekordjahr 2017 entsprach sie in etwa 5 Prozent des gesamten erzeugten Windstroms.


Deutschlandweit entstanden für die Netzstabilisierung im Jahr 2017 Kosten von rund 1,4 Milliarden Euro. Dabei handelt es sich um zusätzliche Aufwendungen, die sich nach Aussagen der Bundesnetzagentur langfristig nur durch einen Netzausbau senken lassen. Für die optimale Anpassung und Auslegung neuer Leitungen strebt TenneT eine Simulation und Optimierung der Lastflüsse im gesamten Netz über ein ganzes Jahr hinweg an. Mit der bisherigen Technik – die Simulationssoftware lief auf klassischen Servern – wäre die dazu notwendige, massive Steigerung der Rechenleistung allerdings nicht zu realisieren gewesen; auch aufgrund der Komplexität des deutschen Energiesystems, die im Zuge der Energiewende enorm gestiegen ist.

Mehr Berechnungen möglich

Das „Smart Performance Cluster“ ist speziell auf die TenneT eingesetzten Anwendungen zugeschnitten. „Damit sind wir in der Lage, zahlreiche Berechnungen parallel auszuführen. Dadurch bleibt mehr Zeit, die Berechnungsergebnisse in weiteren Dimensionen zu analysieren und neue Erkenntnisse zu erhalten“, erklärt Stefan Schuh, der seitens TenneT für die Kooperation verantwortlich ist.