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Forscher entwickeln "hybride Kompensationsanlage" für das Energienetz

Dortmund/Erlangen/Nürnberg – Die Sicherstellung der Stromnetzstabilität wird mit dem Fortschreiten der Energiewende eine immer komplexere Aufgabe. Wissenschaftler entwickeln dazu nun eine hybride Kompensationsanlage, um die Anzahl der Einzelanlagen für die Netzbetreiber zu verringern.

Die gleichbleibend hohe Qualität der Stromversorgung im Zusammenspiel vieler einzelner Elemente und Anlagen sicherzustellen, ist eine aufwendige Herausforderung für die Netzbetreiber. In einem Verbund aus Wissenschaft, Energieversorgung und Wirtschaft unter Leitung der TU-Dortmund und unter Beteiligung der FAU Erlangen-Nürnberg soll die Qualität der Stromversorgung nun durch eine hybride Kompensationsanlage verbessert werden.

Hybride Kompensationsanlage soll Zahl der Elemente für Systemdienstleistungen reduzieren

Die Einbindung von Stromerzeugern wie Wind- und Solaranlagen erfordert ein komplexes System von Verteilnetzen und Transformationsstationen. Dabei speisen beispielsweise die Photovoltaik(PV)-Anlagen den von ihnen erzeugten Gleichstrom über Stromrichter direkt in das Mittel- und Niederspannungsnetz ein. Bei der Umwandlung von Gleich- in Wechselstrom entstehen jedoch Oberschwingungen, die den elektrischen Strom verzerren. Das wirkt sich auf das Spannungssignal im Verteilernetz und damit die Qualität des Stroms aus, was wiederum die Funktion von Geräten und Maschinen stark beeinflussen kann. Gleichzeitig kann der Stromverbrauch nur prognostiziert werden und ist lokalen Schwankungen unterworfen.

Die Netzbetreiber stabilisieren das Stromnetz daher mit Systemdienstleistungen in Form verschiedener Speicher und Energiereserven. Dabei setzten die Betreiber bislang auf verschiedene, unabhängige Anlagen. Die Wissenschaftler wollen nun Systemdienstleistungen und Energiespeicher in einer hybriden Kompensationsanlage kombinieren. Dazu vereinen sie einen Energiespeicher und einen sehr leistungsfähigen Umrichter, der den Signalverlauf im Stromnetz beeinflussen kann, in einer Anlage, einem hybriden Energiespeicher.

Kombination von Stromrichter, Schwungmassespeicher und Batterie

Der hybride Energiespeicher besteht aus einem frei einstellbaren Stromrichter, der auf die Form der Spannungssignal Einfluss nehmen kann, sowie einem Schwungmassespeicher und einer Batterie. Der Schwungmassespeicher stellt kurzfristig hohe Energiemengen bereit. Zur langfristigen Speicherung eignen sich wegen ihrer große Kapazität Redox-Flow-Batterie.

„Wir möchten mit unserem Projekt die Einsatzmöglichkeiten von Batteriespeichern erweitern und die Zahl der Anlagen verringern, die die Systemdienstleistungen erbringen“, erklärt Ralf Böhm, wissenschaftlicher Mitarbeiter am Lehrstuhl für Fertigungsautomatisierung und Produktionssystematik (FAPS) am der FAU, dessen Team die Steuerungstechnologie konzipiert, die die einzelnen Komponenten der Anlage zusammenfügt.

Demonstrationsanlage im Netz der Stadtwerke Haßfurt geplant

Im Mittelspannungsverteilnetz der Stadtwerke in Haßfurt wollen die Forscher die Kompensationsanlage mittels eines Demonstrators zukünftig testen. Das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) hat im Rahmen des Verbundprojektes HYBKomp 2,5 Millionen Euro für die Entwicklung zur Verfügung gestellt.

© IWR, 2017

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