Weltkarte der Stromnetze

Das OpenGridMap-Team der Technischen Universität München arbeitet an einer Weltkarte der Strominfrastruktur. (Bild: TUM)

Das OpenGridMap-Team der Technischen Universität München arbeitet an einer Weltkarte der Strominfrastruktur. (Bild: TUM)

Wie viel Strom fließt wann und wo durch die Netze? Wo gibt es Engpässe, wo Überkapa­zitäten? Was passiert, wenn Windräder und Solar­zellen zusätz­liche Energie einspeisen? Die Antworten auf diese Fragen sind für die Energie­wende essenziel, nicht nur in Deutschland, sondern weltweit. Doch um planen zu können, muss man die Infra­struktur sehr genau kennen. Per Crowd­sourcing sammeln jetzt Forscher der Tech­nischen Univer­sität München Daten, die über eine Open Source Plattform von jeder­mann genutzt werden können.

Hunderte Frei­willige sind schon unterwegs und täglich werden es mehr. Ausgerüstet mit der OpenGridMap-App auf ihren Smartphones streifen sie durch München, Berlin, Tokyo und sogar durch Teheran. „Was uns interes­siert, ist die elektrische Infra­struktur: Hoch­spannungs- und Nieder­spannungs­leitungen, Trafo­häuschen, Umspannungs­einrichtungen, Windräder und Solar­anlagen“, sagt Jose Rivera, Leiter des Projekts OpenGridMap. Die Nutzer der App übermitteln Fotos und Standort­daten an den Server in der Informatik-Fakultät der TU München. Dort werden die Informa­tionen analysiert, ausgewertet und am Ende in das Open Source Landkarten­system OpenStreet­Map hochgeladen.

Das Ziel ist eine Weltkarte der Stromnetze. „Diese ist eine Grund­voraus­setzung für eine Energie­wende. Man kann einen Umbau der Energie-Versorgung nur dann planen, wenn man genau weiß, wo Leitungen liegen, an welchen Stellen der Strom aus den Hochspannungs­leitungen transformiert und in die Nieder­spannungs­netze einge­speist wird“, erläutert Hans-Arno Jacobsen, Leiter des Lehrstuhls für Energie­informatik und Middle­ware an der TUM. Auf dieser Basis lässt sich dann beispiels­weise simulieren, wie sich die Ein­speisung rege­nerativer Energien auf das Gesamt­netz auswirkt, wo Engpässe oder Überkapa­zitäten entstehen und wo Speicher gebaut werden könnten.

Für solche Berechnungen fehle bisher eine solide Daten­basis, so Rivera: „Natürlich kennt jeder Energie­versorger seine Netze, aber es gibt viele Energie­versorger und nur wenige machen ihre Daten öffentlich zugänglich. In den Schwellen­ländern kommt erschwerend hinzu, dass die Infor­mationen oft nicht einmal digita­lisiert sind. Eine Firma zu beauftragen, die Infra­struktur für komplette Kontinente oder gar die ganze Welt zusammen­zustellen, wäre für die Forscher unbezahlbar.“ Die kosten­günstige Alternative bietet Crowd­sourcing. Das Team der TU München musste dabei nicht bei Null anfangen: Eine Community von Frei­willigen sammelt seit mehr als zehn Jahren Daten für die Wiki-Welt­karte OpenStreetMap. In diesem öffentlich zugäng­lichen Datensatz befinden sich auch Infor­mationen zu den Stromnetzen. „Diese sind allerdings zu unvoll­ständig und nicht verifiziert“, erklärt Rivera. „Und genau das wollen wir jetzt ändern.“

Vor einem halben Jahr hat der Forscher vom Lehrstuhl für Energie­informatik und Middleware seine OpenGridMap-App in den Google Playstore eingestellt und seit dem sucht er Frei­willige, die mit ihren Smartphones Wind­räder, Solar­anlagen, Trafohäuschen und Strom­leitungen kartieren. Rivera überprüft die Infor­mationen und lädt die Daten in die Open-Source-Landkarte hoch. Dort wird das Netz der veri­fizierten Strom­netze immer dichter. Wie ein Geflecht von Adern durchziehen die roten Linien die Karte. Je engmaschiger das Netz der kartierten Punkte, desto mehr Infor­mationen lassen sich generieren. In Garching beispiels­weise, wo besonders viele Freiwillige unterwegs sind, konnte der Forscher mit Hilfe eines neuen Algorithmus die Lage der unter­irdischen Leitungen berechnen, die zu den Häusern führen.

Die Daten aus dem Projekt sollen Inge­nieuren und Wissen­schaftlern auf der ganzen Welt zur Verfügung stehen. „Mögliche Anwendungen für die Open­GridMap gibt es viele,“ betont Jacobsen: „Man könnte untersuchen, ob es möglich ist, ein Bundes­land wie Bayern energieautark zu machen.“ Und wer die Infrastruktur in Schwellen- und Entwicklungs­ländern verbessern wolle, erkenne auf einen Blick, wie weit ein Dorf von der nächsten Strom­leitung entfernt ist. Das Projekt OpenGridMap stößt auf großes Interesse. Siemens ist Mentor in dem Projekt und auch die Weltbank unter­stützt das Vorhaben. Weitere Förderung erhält es durch das Bundes­ministerium für Bildung und Forschung (BMBF) im Rahmen der Ini­tiative Software Campus und die Alexander von Humboldt Stiftung. (Quelle: TUM)

Referenz: J. Rivera et al.: OpenGridMap: towards automatic power grid simulation model generation from crowdsourced data, Comput Sci Res Dev. 1-11 (2016); DOI: 10.1007/s00450-016-0317-4

Link: OpenGridMap, Technische Universität München

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