Der Winter ist rau in den schottischen Highlands. Um die Stromversorgung zuverlässiger zu machen, untersucht der Netzbetreiber Scottish and Southern Electricity Networks (SSEN) die Eisbildung auf ihren Leitungen. Ein maßgeschneidertes System von OTT HydroMet überwacht das Mikroklima um die Strommasten und sendet automatische Warnungen bei drohender Eisbildung. Jetzt steht das System vor seinem zweiten Winter.
Überlandleitungen sind die günstigste und meistverbreitete Art, elektrische Energie von A nach B zu bringen. Dem Wind und Wetter ausgesetzte Metallleiter können sich ausdehnen und bei zu starkem Durchhang eine Gefahr darstellen, insbesondere wenn sie über Straßen und Wege führen. Netzbetreiber müssen dann die Leistung drosseln oder die Stromversorgung gar ganz unterbrechen. Die kritische Variable ist der richtige Zeitpunkt, um Kapazitäten möglichst lange aufrechtzuerhalten, ohne die Sicherheit zu gefährden.
Der harte schottische Winter kann Stromleitungen zu Boden ziehen
Durchhängende Stromleitungen sind üblicherweise ein Phänomen an heißen Sommertagen, wenn die Sonne die meist aus Aluminium oder Kupfer bestehenden Leitungen aufheizt und ausdehnt. Extreme Kälte kann einen ähnlichen Effekt haben. Anders als in den Tallagen und an den Küsten Großbritanniens sind Schnee und Frost in den Highlands häufig zu beobachten, insbesondere von November bis März. Eis erhöht das Gewicht der Leitungen und zieht sie in Richtung Erde. Wann und unter welchen Voraussetzungen das geschieht, wollten die SSEN genauer wissen.
Im Dezember 2020 installierte OTT HydroMet meteorologische Stationen mit Kameras an drei Strommasten, die sich zuvor als besonders empfänglich für Eisformation erwiesen hatten. Aufgabe der Stationen ist, Eisbildung vorauszusehen und automatisierte Warnungen an den Netzbetreiber zu senden.
Die Stommasten stehen in den schottischen Highlands, nahe der Ortschaft Slochd, rund 20 Kilometer östlich von Loch Ness.
Maßgeschneiderte Lösung für verschiedene Strommasten
Für OTT HydroMet UK war dies sowohl eine einzigartige Anfrage als auch eine interessante Herausforderung. Eine robuste Wetterstation in 15 Metern Höhe an einem Strommast anzubringen, ist eine Sache, die nötige Stromversorgung zu garantieren, eine andere. „Es mag ein wenig seltsam klingen, aber Strom an einen Strommast zu bringen, ist kompliziert. Die Leitungen können wir nicht anzapfen“, sagt Robin Guy, erfahrener Techniker bei OTT HydroMet UK. Sein Team arbeitete daher an einer Lösung, die einerseits mit einem Solarmodul betrieben wird, andererseits aber auch an kurzen und dunklen Wintertagen die nötige Energie liefert.
Dieses System besteht aus:
- Lufft WS502 Wetterstation zur Messung von Lufttemperatur, relativer Feuchtigkeit, Luftdruck, Windgeschwindigkeit und -richtung, Sonnenstrahlung
- OTT netDL 1000 Datenlogger und 4G Kommunikationseinheit mit besonders niedrigem Energieverbrauch
- OTT Solar 1205 Batterie, die über ein 140W Solarmodul geladen wird
- Maßgeschneiderte Klammern zur Anbringung an verschiedene Mastgeometrien
- Kamera und Leitermuster, um die Bedingungen auf den Leitungen bildlich zu übertragen
Intelligente Datenübertragung für niedrigen Energieverbrauch
Angesichts der begrenzten Stromversorgung implementierte das Team einen sparsamen, intelligenten Kommunikationsrhythmus. „Wir haben das Übertragungsintervall auf sechs Stunden gelegt“, erläutert Robin Guy. „Zwar nimmt die WS502 Wetterstation alle 15 Minuten Messungen vor. Die durchschnittlichen Werte überträgt die Station samt einem Foto aber vier Mal täglich.“
Die folgenden Parameter werden gemessen und übertragen:
- Elektrische Spannung der Messstation
- Lufttemperatur, relative Feuchtigkeit, relativer Luftdruck
- Durchschnittliche und maximale Windgeschwindigkeit, Windrichtung
- Globalstrahlung
- Taupunkt
- Eisformationswarnung und extreme Eisformationswarnung
Wenn sich die Wetterbedingungen ändern und die Wahrscheinlichkeit von Eisbildung steigt, wechselt der Kommunikationsrhythmus in Alarmmodi mit Übertragungsintervallen von einer Stunde oder, bei hoher Eisbildungsgefahr, einer Viertelstunde. „Das ist nah an Echtzeitüberwachung“, sagt Robin Guy, „und ermöglicht den SSEN, auch kurzfristig zu reagieren. Auf diese Weise kann der Strom nun viel länger fließen als bisher, ehe die Leitungen wirklich gefährlich niedrig absinken.“
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