Netzstabilität ist für den Betrieb der elektrischen Versorgungsnetze essenziell: Stromspannung (Sollwert: 400 Volt im Niederspannungsnetz) und Stromfrequenz (Sollwert: 50 Hertz) dürfen nur geringfügig schwanken, sonst drohen Ausfall und Beschädigung von elektrischen Anlagen und Geräten. Die übergeordnete Netzüberwachung und -regelung sorgt daher beispielsweise durch das Zu- oder Abschalten von Kraftwerken oder das gezielte Abschalten von Verbrauchern kontinuierlich dafür, dass möglichst ein Gleichgewicht zwischen Stromeinspeisung und Stromverbrauch besteht.
Turbinen großer Kraftwerke dienen als Momentanreserve
Dabei dienen die Generatoren und Turbinen großer Kraftwerke als sogenannte Momentanreserve: Sie reagieren aufgrund ihrer großen Massen nur sehr träge auf Schwankungen, d. h. sie wirken netzstabilisierend und schaffen damit Zeit für Regelungen. Darüber hinaus erfordert der Betrieb eines Stromnetzes, dass bestimmte Stromerzeuger die benötigte Spannung und Frequenz gezielt aufbauen, also netzbildend arbeiten. Windenergie- und Solaranlagen sind derzeit nicht in der Lage, netzbildend zu arbeiten oder die Momentanreserve bereit zu stellen. Werden im Zuge der Energiewende konventionelle Kraftwerke abgeschaltet und die erneuerbaren Anlagen ausgebaut, müssen daher neue Lösungen gefunden werden, um einen stabilen Netzbetrieb zu gewährleisten.
Weiterentwicklung der in Wind- und Solarenergieanlagen eingesetzten Umrichter
Genau dies ist das Ziel des Forschungsprojektes „NetzWind“, einer Zusammenarbeit der Hochschule Düsseldorf, der W2E Wind to Energy GmbH, Rostock, und der KK-Wind, Ikast, Dänemark. Ansatzpunkt dafür ist eine Weiterentwicklung der in Wind- und Solarenergieanlagen eingesetzten Umrichter – die Umrichter dienen dazu, den in den Anlagen erzeugten Strom an die Netzfrequenz, Phasenlage und Spannung des Netzes anzupassen. Hierzu soll die innere Regelungsstruktur des Umrichters dermaßen geändert werden, dass er in der Lage ist, eine Momentanreserve bereitzustellen und damit netzbildend zu arbeiten. Zusätzlich wird untersucht, ob die dafür benötigte Energie unmittelbar aus dem Antriebsstrang der Windkraftanlage entnommen werden kann oder ob dafür zusätzliche Energiespeicher nötig sind. In verschiedenen Simulationen lieferte ein erstes Modell dieses Umrichters bereits positive Ergebnisse.
AZ 35340
Dieses Projekt wurde bei der DBU-Jahrespressekonferenz vorgestellt. Mehr dazu in unserer Pressemeldung.
