Stabile Netze und sichere Rendite mit erneuerbaren Energien

von Daniel Duckwitz (Gastbeitrag), , 5 Kommentare
Stadt mit stabiler Energieversorgung, nachts beleuchtet.

Die Energiewende gelingt nur, wenn der Großteil des Stroms zukünftig aus erneuerbaren Energiequellen erzeugt wird. Das aber bringt eine große Herausforderung mit sich: Wie können wetterabhängige Energielieferanten zuverlässig und konstant Strom ins Netz einspeisen? Dafür bietet SMA technische Lösungen, die nicht nur die Stabilität des Stromnetzes sichern, sondern Kraftwerksbesitzern und -betreibern auch neue Erlösquellen mit sicheren Renditen eröffnen.

Konstante Stromversorgung auch in wechselhaften Zeiten

Wasser, Sonne und Wind sind von Natur aus wechselhaft. Je nach Wetterlage schwankt die erzeugte Menge an grünem Strom. Doch für eine nachhaltige Energiewende gibt es keine Alternativen: Nur wenn fossile Energielieferanten durch erneuerbare ersetzt werden und der Strom zukünftig vollständig aus kohlenstofffreien Quellen kommt, kann der Klimawandel abgefedert werden. Aus Verbrauchersicht ist das zunächst kein Problem, da Wind-, Sonnen- und Wasserenergie unseren Energiebedarf vollständig abdecken können. Um sonnen- und windarme Zeiten zu überbrücken, wird Energie in großen Batteriesystemen gespeichert. Das gleicht Energieschwankungen aus, und der grüne Strom steht rund um die Uhr wetterunabhängig zur Verfügung.

Grid Forming sichert die Stabilität der Stromnetze

Aus Sicht der Übertragungsnetzbetreiber gibt es allerdings beim Wechsel zu 100 Prozent Erneuerbaren eine zentrale Herausforderung: Gas-, Öl-, Kohle- und Kernkraftwerke, die derzeit noch über die Hälfte des Stroms in Deutschland produzieren, übernehmen neben der Energieproduktion auch die Netzbildung: Die Synchronmaschinen der Kraftwerke sorgen dank ihrer Trägheit für eine stabile Netzspannung mit gleichmäßiger Frequenz. Das garantiert eine kontinuierliche Stromversorgung, selbst wenn die momentane Stromerzeugung den Bedarf nicht deckt. So ein Ungleichgewicht kann etwa durch Ausfälle von Generatoren oder großen Lasten, oder großflächige Netzauftrennungen entstehen.

Netzstabilität muss auch bei der dezentralen Energieerzeugung sichergestellt werden

Wenn dezentrale erneuerbare Energieproduzenten die Energiebereitstellung der zentralen Kraftwerke übernehmen, müssen sie zukünftig auch das Stromnetz bilden und stabilisieren. Dieses sogenannte Grid Forming ist für Wind-, Sonnen- und Wasserkraftwerke auch deshalb unverzichtbar, weil sie den erzeugten Strom meist von entlegenen Standorten über weite Strecken zu den Verbrauchern transportieren müssen. Die Gefahr von Fehlern, Netzauftrennungen und daraus resultierenden Leistungsungleichgewichten ist auf langen Transportwegen besonders groß. Netzbetreiber müssen daher neben der Stromversorgung auch die Netzstabilität sicherstellen.

Wie funktioniert Grid Forming?

Stable grids and secure returns with renewable energies

Netzbildende SMA Lösung für Batteriespeicher-Kraftwerke hält Spannung und Frequenz stabil

Die SMA Lösung für Batteriespeicher-Kraftwerke ist ein integriertes System aus Anlagenregelung (SMA Power Plant Manager) und Wechselrichtern (SMA Sunny Central Storage). Mit der auf Anlagenebene integrierten Netzbildungs-Lösung verhält sich das Kraftwerk als eine Einheit gegenüber dem Netz.

Die SMA Lösung muss nicht nur die Umwandlung von Gleichstrom in Wechselstrom übernehmen, sondern auch die netzbildende Funktion. Anders als die Synchrongeneratoren großer Kraftwerke verfügen Batteriespeicher-Kraftwerke allerdings nicht über eine rotierende Masse und damit auch nicht über die nötige Trägheit, um Erzeugungsdefizite kurzfristig auszugleichen. Diese Funktion, auch Momentanreserve genannt, wird in Netzen mit ausschließlich erneuerbaren Energieerzeugern von der netzbildenden SMA Lösung übernommen. Dafür müssen sie die Trägheitsreaktion eines Synchrongenerators nachahmen.

Wechselrichter stabilisieren das Netz

Da Wechselrichter allerdings nicht über drehende Massen verfügen, muss diese Funktion über Regel-Algorithmen programmiert werden. Erst dann arbeiten netzbildende Wechselrichter, orchestriert durch den SMA Power Plant Manager, wie die Synchrongeneratoren konventioneller Kraftwerke. Sie können kurzfristig Momentanreserve aus dem Batteriespeicher bereitstellen, um das Netz bei Schwankungen stabil zu halten. Diese Technologie kommt bereits in ersten Großspeichern, etwa in den USA, zum Einsatz. SMA unterstützt Partner weltweit in der Vorbereitung von ersten Großprojekten zur Netzstabilisierung und ist in direktem Austausch mit Netzbetreibern in diesen Ländern, die bei der Energiewende vorangehen.

 

Installation of grid-forming technology in Australian PV plant

Aufbau der netzbildenden Technologie von SMA zur Gewährleistung der Netzstabilität in Gebieten mit großen PV-Anlagen in Australien

SMA verfügt über langjährige Erfahrung in der Bereitstellung von Lösungen für die Netzbildung

Beim Thema Netzstabilisierung blickt SMA auf umfangreiche Erfahrungen zurück: In Australien gelang die Stabilisierung des Netzes in einem Gebiet mit sehr großen PV-Anlagen. Die dort eingesetzte SMA Systemtechnik sorgt für stabile Netze – trotz extrem langer Transportwege von den PV-Kraftwerken hin zu den Verbrauchern (AEMO).

Sichere Rendite durch Netzdienstleistungen

Die Technologien von SMA ermöglichen Kraftwerksbesitzern und -betreibern neue Geschäftsmodelle am Energiemarkt. Indem sie die Momentanreserve und Kurzschlussleistung im Rahmen der Netzbildung bereitstellen, werden Betreiber zu wichtigen Playern und sichern sich langfristig Rendite.

Mit dem SMA Energy System bietet SMA Solar Technology schon jetzt eine zukunftsorientierte Lösung für Kraftwerksbesitzer und -betreiber: Das System stabilisiert die Netzfrequenz und hält dafür instantan verfügbare, kurzfristige Leistungsreserven bereit. Damit bietet es schon heute die erforderlichen Netzmanagementfunktionen für die Energiewelt von morgen. So legt SMA die Basis für die Energiewende und zukunftssichere Investitionen in grünen Strom.

Zu den SMA Grid Forming Solutions

 

 

Daniel Duckwitz

Als Produktmanager für Grid Services arbeitet Daniel an der Bereitstellung von Lösungen für eine stabile und zuverlässige Stromversorgung. Sein Fokus liegt auf großen Energiespeichern in Verbindung mit Netzdienstleistungen, die auf netzbildenden Technologien wie Trägheit und Systemstärke basieren. Mit umfangreichem Wissen aus seiner früheren Forschungstätigkeit am Fraunhofer Institut und an der Universität Kassel im Bereich Systemstabilität und Wechselrichtersteuerung trägt seine Arbeit dazu bei, neue Technologien auf den Markt zu bringen. Ziel ist es, das bestehende Stromversorgungssystem so zu stärken, dass in Zukunft saubere Stromquellen ohne Störung der Stromversorgung integriert werden können.


Daniel Duckwitz SMA

 

 

 

5 Kommentare
  1. Alfred Sprich
    Alfred Sprich sagte:

    Hallo
    Ich habe ihnen geschrieben das ich eine Antwort wegen Bidirektionale Laden bekommen würde bisher habe ich keine Antwort erhalten können sie mir bitte sagen warum andere es können und sie nicht

    Antworten
    • SMA Solar
      SMA Solar sagte:

      Hallo Alfred,
      der SMA EV Charger ist ausgelegt für das unidirektionale AC-Laden des Elektrofahrzeugs nach IEC 61851-1. Das bidirektionale DC-Laden zu Hause kann damit nicht realisiert werden. Aktuell stehen dem vor allem regulatorische Rahmenbedingungen im Weg. Zudem führt die normativ vorgeschriebene galvanische Trennung zu hohen Anschaffungskosten entsprechender Ladelösungen.

      Sonnige Grüße!

      Antworten
      • Berthold Brecht
        Berthold Brecht sagte:

        Die regulatorischen Beschränkungen für bidirektionales Laden (V2H, V2G) sind in anderen Märkten aber doch gelöst (Niederlande, USA, Japan,…). VW und BMW machen bereits in Deutschland Feldversuche. Wann gibt es von SMA Lösungen? An was arbeitet ihr?

      • Christiane Keim
        Christiane Keim sagte:

        Hallo Herr Brecht,

        vielen Dank für Ihre Nachfrage.
        SMA beobachtet die Entwicklungen in diesem Bereich mit großem Interesse.
        Wir werden zeitnah informieren, wenn es hier Neuigkeiten geben sollte.

        Beste Grüße
        C. Keim

  2. Alfred Sprich
    Alfred Sprich sagte:

    Danke für die Info
    Ich habe alles gemacht das ich unabhängig werde es funktioniert nicht solange es mit dem Bidirektionale Laden nicht klappt. Wenn jeder auf seinem Dach eine PV und einen Speicher + E-Auto kann man es schaffen.

    Antworten

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