Instandhaltungs- und Erneuerungsoptimierung von städtischen Mittelspannungsnetzen

Die Netzbetreiber in Deutschland sehen sich aufgrund der Wettbewerbssituation auf dem Energiemarkt gezwungen, ihre Kosten zu senken. Große Kostensenkungspotentiale bietet der Instandhaltungs- und Erneuerungsbereich der Mittelspannungsnetze. Dies liegt vor allem an der hohen technischen und wirtschaftlichen Bedeutung dieser Netze für das gesamte deutsche Stromnetz. Beispielsweise ist etwa 80 % der Nichtverfügbarkeit des gesamten elektrischen Netzes auf Betriebsmittelstörungen in der Mittelspannungsebene zurückzuführen.

Aufgrund der hohen Bedeutung der Mittelspannungsnetze werden in der vorliegenden Arbeit mehrere Verfahren zur Instandhaltungs- und Erneuerungsoptimierung vorgestellt. Der Fokus liegt hierbei auf städtischen Netzen, d.h. Netzen, welche einen Verkabelungsgrad von nahezu hundert Prozent aufweisen.

Im Laufe der Jahre haben sich bei der Bewirtschaftung von Mittelspannungsnetzen unter den Netzbetreibern zwei unterschiedliche Konzepte etabliert. Manche Unternehmen setzen für die Instandhaltung und die Erneuerung ihrer Netze „budgetorientierte Strategien“ ein. Dies bedeutet, dass zur Bewirtschaftung der Anlagen nur eine begrenzte Geldmenge zur Verfügung steht. Dies wiederum hat zur Folge, dass die Anzahl an durchführbaren Maßnahmen begrenzt ist, wodurch eine Priorisierung erforderlich wird. Andere Unternehmen dagegen setzen „nicht budgetorientierte Strategien“ ein. Hierbei ergibt sich das notwendige Kapital zur Bewirtschaftung der Anlagen aus den anstehenden Maßnahmen.

In dieser Arbeit wird für Unternehmen, welche budgetorientierte Strategien einsetzen, eine Methodik zur risikoorientierten Priorisierung möglicher Instandhaltungs- und Erneuerungsmaßnahmen entwickelt. Das vorgestellten Verfahren basiert, im Gegensatz zu bestehenden Modellen, auf der Bestimmung des Kosten-Nutzen-Verhältnisses möglicher Maßnahmen und ermöglicht es den Netzbetreibern somit, ein gegebenes Budget mit dem größtmöglichen Nutzen in die Erhaltung und das sichere Funktionieren des Stromnetzes zu investieren.

Für Unternehmen, welche nicht budgetorientierte Strategien einsetzen, wird in dieser Arbeit eine Methodik zur zeitorientierten Instandhaltungs- und Erneuerungsoptimierung elektrischer Anlagen entwickelt. Mit dem dargestellten Verfahren werden allgemeine Regeln definiert, anhand derer es den Netzbetreibern möglich ist, für ihre Anlagen die - aus wirtschaftlicher Sicht - optimalen Inspektions-, Wartungs- und Erneuerungsintervalle zu bestimmen und dadurch ihre Kosten zu senken.