HYBKomp bündelt Systemdienstleistungen

Hybride Kompensationsanlage für die Erbringung von Systemdienst- leistungen in Mittel- spannungsnetzen

© Fraunhofer UMSICHT

Vollverschweißter Redox-Stack

Der Aufbau ohne Dichtungen steigert die Zuverlässigkeit im Vergleich zu bisherigen Techniken deutlich.

Projektziele

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. Dazu müssen die einzelnen Elemente der Energiewende nahtlos ineinandergreifen. Elektrische Energiespeicher sind ein wichtiges Systemelement, um den unstetigen Stromfluss aus Windkraft- und Solaranlagen bedarfskonform zu verstetigen. Ein weiteres sind Stromrichter, welche die geforderte Spannungsart ins Netz einspeisen. Stromrichter beeinflussen jedoch den Verlauf des Spannungssignals negativ. Um eine gleichbleibende Spannungsqualität zu gewährleisten, setzen die Netzbetreiber Systemdienstleistungen ein. Aktuell werden Speicherung und Systemdienstleistungen technisch noch in getrennten Elementen/Baugruppen realisiert – eine Vielzahl verschiedener Anlagen sind für die unterschiedlichen Dienstleistungen erforderlich. Im Rahmen des Verbundprojekts HYBKomp wird eine technisch neue Lösung demonstriert, welche die einzelnen Baugruppen in einem System vereint.

Nutzen

Die hybride Kompensationsanlage, bestehend aus zwei Speicherelementen – einer Redox-Flow-Batterie und einem Schwungmassenspeicher –, wird mit einem frei parametrierbaren Stromrichter sowie entsprechenden Mess-, Steuerungs- und Kommunikationseinrichtungen ausgestattet.

Der neue Hybridkompensator lässt sich optimal an die benötigte Einspeiseglättung und die erforderlichen Systemdienstleistungen zu geringen Investitionskosten anpassen. Hierzu dienen die weitgehend modular aufgebaute Redoxbatterieleistung, unabhängig skalierbare Redoxbatteriekapazität, ein modularer Schwungmassenspeicher sowie skalierbare Stromrichter. Durch die unterschiedlichen Eigenschaften der Komponenten – Redox-Flow-Batterien zur längerfristigen Speicherung und Bereitstellung größerer Energiemengen, Schwungmassenspeichern zur kurzfristigen Speicherung und Bereitstellung größerer Leistungen – kann das System flexibel auf wechselnde Anforderungen bezüglich Wirkleistungsspeicherung und -bereitstellung sowie Blindleistungsspeicherung und -bereitstellung reagieren.

 

Ablauf

In einem ersten Schritt werden die Anforderungen an den Hybridkompensator spezifiziert. Dies geschieht durch Analyse, elektrotechnische Modellierung und Simulation eines Beispiel-Verteilnetzes in den Netzgebieten der am Projekt beteiligten Verteilnetzbetreiber. Basierend auf den gewonnenen Erkenntnissen wird zunächst ein Kleinleistungsaufbau des Umrichters im Laborumfeld realisiert. Der Aufbau dient als Plattform für die Erforschung, Implementierung und Validierung der benötigten Funktionalitäten und Algorithmen. Die Forschenden analysieren verfügbare multifunktionale Umrichterkonzepte und wählen eine geeignete Konfiguration. Die Speichersysteme und das Netzverhalten werden durch entsprechende Quellen bzw. Lasten und Netznachbildungen im Laborumfeld simuliert. Zeitgleich wird das Speichersystem hinsichtlich Leistung und Kapazität ausgelegt. Um die Funktionsfähigkeit im realen Netzbetrieb zu bestätigen und Maßnahmen zu optimieren, wird nach erfolgreicher Laborerprobung der Einzelkomponenten ein Feldaufbau errichtet.

Projektpartner

  • Stadtwerk Haßfurt GmbH
  • SWW Wunsiedel GmbH
  • Kautz Starkstromanlagen GmbH
  • Energieversorgung Wenzenbach GmbH
  • STORNETIC GmbH
  • Technische Universität Dortmund ie³ – Institut für Energiesysteme, Energieeffizienz und Energiewirtschaft
  • Friedrich-Alexander Universität Erlangen-Nürnberg FAPS – Lehrstuhl für Fertigungsautomatisierung und Produktionssystematik