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it - Information Technology

Methods and Applications of Informatics and Information Technology

Editor-in-Chief: Conrad, Stefan / Molitor, Paul

6 Issues per year

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ISSN
2196-7032
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Volume 55, Issue 2

Issues

An Internet Inspired Approach to Power Grid Stability / Internet-Konzepte für Stromnetzstabilität

Holger Hermanns / Arnd Hartmanns
Published Online: 2015-08-05 | DOI: https://doi.org/10.1524/itit.2013.0006

Summary

The German power grid is facing the disruptive challenge to integrate massively decentral infeed of renewable electric power. It is commonly agreed that information technology can help in managing this problem, mainly by tailoring communication protocols and interfaces, as well as data warehousing and information retrieval approaches to this problem domain. This paper advocates a radically different approach. We draw strong analogies between the operation of the Internet and the operation of a future power grid, and from that derive principles that inspire the design of a new generation of distributed and decentralised power grid control appliances. We report on some prototypical controller designs for photovoltaic generators, and contrast their reliable operation with critical shortcomings of controllers installed on hundreds of thousands of German rooftops to date.

Zusammenfassung

Die enorme Zunahme der Einspeisung von dezentral erzeugter erneuerbarer Energie ist eine fundamentale Herausforderung für das deutsche Elektrizitätsnetz. Allgemeiner Konsens ist, dass Informationstechnologie ein Schlüssel zur Bewältigung dieses Problems sein kann, wobei hier vor allem auf die Entwicklung von Kommunikationsprotokollen und -schnittstellen, aber auch von Data Warehousing und Information Retrieval-Technologien gesetzt wird. In diesem Papier plädieren wir für einen völlig anderen Ansatz: Wir zeigen deutliche Analogien zwischen dem Funktionieren des Internets und dem Betrieb des zukünftigen Elektrizitätsnetzes auf, und leiten daraus Prinzipien für die Entwicklung einer neuen Generation von verteilten, dezentralen Reglern für Elektrizitätsnetze ab. Auf Grundlage dieser Prinzipien entwerfen wir neuartige Regelungsalgorithmen für Photovoltaikanlagen, die einige kritische Nachteile der gegenwärtig auf hunderttausenden deutschen Dächern installierten Regler beseitigen.

Keywords: Photovoltaic energy; power grid; protocol design; modeling and verification; randomisation; self-stabilization

Schlagwörter: Photovoltaik; Solarenergie; Kommunikationsprotokolle; Modellierung und Verifikation; Randomisierung; Selbst-stabilisierende Systeme

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Published Online: 2015-08-05

Published in Print: 2013-04-01


Citation Information: it - Information Technology, Volume 55, Issue 2, Pages 45–51, ISSN (Online) 2196-7032, ISSN (Print) 1611-2776, DOI: https://doi.org/10.1524/itit.2013.0006.

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[1]
Arnd Hartmanns and Holger Hermanns
Science of Computer Programming, 2015, Volume 112, Page 3
[2]
Astrid Nieße, Martin Tröschel, and Michael Sonnenschein
Environmental Modelling & Software, 2014, Volume 56, Page 37

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