Netz-Stabil

Netzstabilität mit Wind- und Bioenergie, Speichern und Lasten unter Berücksichtigung einer optimalen Sektorkopplung

Im Rahmen der Energiewende werden konventionelle Kraftwerke zunehmend durch dezentrale regenerative Erzeuger, z.B. Windkraftanlagen, ersetzt. Mit dem Wegfall der rotierenden Generatormassen in Großkraftwerken fehlt ein wesentliches Element zur Stabilisierung des Energienetzes. Des Weiteren fluktuiert die Einspeisung regenerativer Energien, wodurch das notwendige Gleichgewicht aus erzeugter und verbrauchter Leistung zusätzlich gestört wird.

Um diesen Problemen zu begegnen entwickeln Wissenschaftler der Universität Rostock, der Universität Greifswald und der Fachhochschule Stralsund im Verbundprojekt „Netz-Stabil“ Strategien und Bedingungen für einen sicheren und optimalen Betrieb des elektrischen Versorgungsnetzes. Das Projekt ist Teil des Exzellenzforschungsprogramms des Landes Mecklenburg-Vorpommern und wird mit finanziellen Mitteln des Europäischen Sozialfonds (ESF) ermöglicht.

Die Problemstellungen werden von verschiedenen Fachrichtungen beleuchtet. So sind sowohl technische und juristische als auch ethische Aspekte Bestandteil des Forschungsprojektes. Die interdisziplinäre Aufstellung erlaubt einen umfangreichen Dialog zwischen den Projektpartnern und verspricht einen hohen Nutzen für alle Beteiligten.

Um die Stabilität des Versorgungsnetzes auch in Zukunft sicherzustellen, sollen neben Windkraft, Photovoltaik und Biomasse auch flexible Energiespeicher gezielt eingesetzt werden, um Verbrauchsspitzen und Überproduktion zu puffern. Ebenso werden Konzepte erforscht und getestet, die elektronische Verbraucher um eine netzstabilisierende Funktion erweitern.

Der Lehrstuhl Regelungstechnik ist im Projekt Mitglied der Arbeitsgruppe "Windenergieanlagen". Bei der Forschungsarbeit steht der netzseitige Frequenzumrichter, über den eine Windenergieanlage elektrische Leistung in das Versorgungsnetz einspeist, im Fokus. Aktuelle Konzepte nutzen eine Kaskadenregelung mit Phasenregelschleife um die regenerative Energie synchron zur Netzspannung einzuspeisen. Jedoch kann nach diesem Prinzip eine sichere Einspeisung beispielsweise bei Offshore-Windparks nicht garantiert werden, da sich aufgrund der Größe des Windparks und der notwendigen Kabellängen zum Einspeisepunkt unerwünschte Effekte und Störungen verstärken. Kommt es zu einem Fehler, werden Windkraftanalagen vom Netz getrennt und abgeschaltet und stehen somit nicht mehr für die Energieversorgung zur Verfügung.

Um eine sichere Einspeisung zu gewährleisten, werden am Lehrstuhl Regelungstechnik Konzepte der robusten Regelungstechnik für Frequenzumrichter erarbeitet, erweitert und erprobt. Es werden ebenfalls Methoden untersucht, mit denen Störgrößen aus Messsignalen abgeschätzt werden können, um anschließend eine Kompensation zu erreichen. Ziel ist es, die Einspeiseregelung unempfindlich gegenüber typischen Störungen zu entwerfen und Bedingungen für einen stabilen Betrieb abzuleiten. Dies sind entscheidende Voraussetzungen für den Betrieb von Windkraftanlagen bei kurzlebigen und lokalen Fehlern und damit tragen die Maßnahmen zur Netzstabilität bei.

Projektwebseite: www.netz-stabil.uni-rostock.de

Ansprechpartner: Alexander Schöley