Ein Hybrid für erneuerbare Energien

FAU-Forscher sind Teil eines Projektes, das die regenerative Stromgewinnung stabiler machen soll

Netzbetreiber müssen nicht nur den in den vielen Wind- und Photovoltaikanlagen erzeugten Strom verteilen. Sie müssen auch für eine gleichbleibend hohe Qualität in der Stromversorgung sorgen. Diese Qualität mit einzelnen Anlagen und Elementen zu sichern, ist aufwendig. Forscher der FAU entwickeln nun gemeinsam mit Partnern aus Wissenschaft, Energieversorgung und Wirtschaft eine sogenannte hybride Kompensationsanlage. Hierbei vereinen die Wissenschaftler in einer Anlage einen Energiespeicher und einen sehr leistungsfähigen Umrichter, der den Signalverlauf im Stromnetz beeinflussen kann. Ziel ist es, damit die Zahl der Einzelanlagen zu verringern. Das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie fördert das Verbundprojekt mit 2,5 Millionen Euro.

Strom ist nicht gleich Strom

Für die Energieversorgung spielen Windkraft und Photovoltaik eine große Rolle. Zumeist finden sich dementsprechende Anlagen dezentral in ländlichen Gebieten verteilt. Bis nachhaltig erzeugter Strom allerdings aus der Steckdose kommt, bedarf es eines komplexen Systems von Verteilernetzen und Transformationsstationen. Dabei  speisen beispielsweise die Photovoltaikanlagen den von ihnen erzeugten Gleichstrom über Stromrichter direkt in das Mittel- und Niederspannungsnetz ein. Die Stromrichter wandeln diesen in Wechselstrom um. Dabei 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.

Vereint in einer Anlage

Um die Qualität des Stroms zu sichern, erbringen die Netzbetreiber sogenannte Systemdienstleistungen. Hinzu kommt entsprechend in Reserve gehaltene Energie, um unvorhergesehenen Mehrbedarf kurzfristig ausgleichen zu können. Leistungsspitzen füllen dann die Energiespeicher wieder auf. Hierfür notwendige Anlagen setzten die Betreiber bisher aber nur als einzelne Elemente ein. Forscher kombinieren nun unter Leitung der TU Dortmund Systemdienstleistungen und Energiespeicher in einer hybriden Kompensationsanlage. „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), dessen Team die wichtige Steuerungstechnologie konzipiert, die die einzelnen Komponenten der Anlage zusammenfügt. Neben einem frei einstellbaren Stromrichter, der auf die Form der Spannungssignal Einfluss nehmen kann, ist die Anlage noch mit einem Schwungmassespeicher und einer Batterie ausgestattet. Der Schwungmassespeicher stellt kurzfristig hohe Energiemengen bereit; wegen ihrer große Kapazität, eignet sich die sogenannte Redox-Flow-Batterie, eine aufwendige chemische Flüssigkeitsbatterie, um Energie langfristig zu speichern und im Bedarfsfall freizusetzen. Im Mittelspannungsverteilnetz der Stadtwerke in Haßfurt wollen die Forscher die Kompensationsanlage mittels eines sogenannten Demonstrators zukünftig testen. Das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie hat im Rahmen des Verbundprojektes HYBKomp 2,5 Millionen Euro für die Entwicklung  zur Verfügung gestellt, wovon 400.000 Euro an die FAU fallen.

Weitere Informationen:

Dipl. Wirtsch.-Ing Ralf Böhm
Tel. 0911/530296254
ralf.boehm@faps.fau.de