Forscher entwickeln eine hybride Kompensationsanlage, die Systemdienstleistungen und Speicher in Mittelspannungs-Verteilnetzen in einem System vereint.
Die Energiepolitik der Bundesregierung sieht vor, dass der Anteil erneuerbarer Energien an der Stromversorgung bis 2020 bei mindestens 35 Prozent und 2050 bei gut 80 Prozent liegt. Bei der zukünftigen Stromerzeugung spielen Windkraft- und Photovoltaikanlagen eine maßgebliche Rolle. Doch bis aus Wind oder Sonne erzeugter Strom aus der Steckdose kommt, bedarf es einer komplexen Infrastruktur.
Während die Energieversorgung in der Vergangenheit auf zentrale Großkraftwerke setzte, sind regenerative Erzeugungsanlagen meistens dezentral angeordnet. Dies stellt Netzbetreiber vor gänzlich neue Probleme, insbesondere in ländlichen Verteilnetzen mit hohem Anteil regenerativer Erzeugungsanlagen. Darüber hinaus speisen regenerative Erzeugungsanlagen oftmals über Stromrichter in das Netz ein und beeinflussen so auch den Verlauf der Spannungssignals im Netz, z. B. in Form von Oberschwingungen. Um eine hohe Qualität der Energieversorgung zu gewährleisten, setzen die Netzbetreiber sogenannte Systemdienstleistungen ein. »So wie regenerative Erzeugungsanlagen zunehmend dezentral in das Netz integriert werden, so müssen auch die Herausforderungen durch dezentrale und koordinierte Maßnahmen gelöst werden«, erklärt Björn Bauernschmitt vom Institut für Energiesysteme, Energieeffizienz und Energiewirtschaft (ie3) der Technischen Universität Dortmund.
Bisher arbeiten die einzelnen Systemdienstleistungen und auch weitere Maßnahmen wie Energiespeicher als unabhängige Systeme. Ralf Böhm: »Durch Integration verschiedener Funktionen in eine Anlage erwarten wir eine Erweiterung der Einsatzmöglichkeiten konventioneller Batteriespeicher und insgesamt eine Reduzierung der Zahl erforderlicher Anlagen zur Erbringung von Systemdienstleistungen.« Im Rahmen des vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie BMWi geförderten Verbundprojekts HYBKomp entwerfen Forscher unter der Leitung des Instituts für Energiesysteme, Energieeffizienz und Energiewirtschaft der Technischen Universität Dortmund einen Demonstrator, der Systemdienstleistungen und Energiespeicher in einem System kombiniert. Dazu wird die hybride Kompensationsanlage mit einem frei parametrierbaren Stromrichter ausgestattet. Dieser kann die Form des Spannungssignals über hochfrequente Pulsweitenmodulation umfassend beeinflussen. Das Speichersystem besteht aus einer Vanadium-RedOx-Flow-Batterie und einem Schwungmassenspeicher. Dabei dient der Schwungmassenspeicher als Kurzzeitspeicher zur schnellen Bereitstellung großer Leistung und die RedOx-Flow-Batterie als längerfristige Speichermöglichkeit mit großer Kapazität. Ein Demonstrator der hybriden Kompensationsanlage wird im Mittelspannungs-Verteilnetz der Stadtwerk Haßfurt GmbH installiert und erprobt.
Projektpartner
Unter Leitung des Instituts für Energiesysteme, Energieeffizienz und Energiewirtschaft (ie3) der Technischen Universität Dortmund arbeiten Partner aus Forschung, Wirtschaft und Energieversorgung zusammen. Neben den Stadtwerken Haßfurt sind auch die SWW Wunsiedel GmbH und die Energieversorgung Wenzenbach GmbH Teil des Projekts und stellen ihre Netze für die Erprobung zur Verfügung. Das Fraunhofer-Institut für Umwelt-, Sicherheits- und Energietechnik UMSICHT steuert seine Expertise im Bereich der RedOx-Flow-Batterien bei, während die STORNETIC GmbH für den Schwungmassenspeicher verantwortlich ist. Die Verbindung der leistungselektronischen Komponenten der Anlage entwickelt die KAUTZ Starkstrom-Anlage GmbH. Der Lehrstuhl für Fertigungsautomatisierung und Produktionssystematik an der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg fügt die einzelnen Komponenten mit einer geeigneten Steuerungsanlage zusammen.
Das im Rahmen des 6. Energieforschungsprogramms der Bundesregierung durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) geförderte Projekt HYBKomp startete am 1. September 2017 und erstreckt sich über dreieinhalb Jahre. Am 18. September 2017 fand das Auftakttreffen zum Projekt am Institut IE3 in Dortmund statt.
