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

 

Netz-Stabil (Förderkennzeichen: ESF/14-BM-A55-0025/16)

Der Forschungsverbund „Netz-Stabil“ hat im Rahmen des Auswahlverfahrens des Exzellenzforschungsprogramms des Landes Mecklenburg-Vorpommern den Zuschlag erhalten. Das Exzellenzforschungsprogramm unterstützt insbesondere junge Wissenschaftlerinnen und junge Wissenschaftler und soll die Spitzenforschung des Landes weiter stärken. Die finanziellen Mittel werden durch den Europäischen Sozialfonds (ESF) der laufenden Förderperiode 2014 bis 2020 bereitgestellt.

Die Energiewende auf Erzeugerseite und der technologische Wandel auf Verbraucherseite führen zu einer Verschlechterung der Stabilität des elektrischen Verbundnetzes. Die fluktuierende Einspeisung regenerativer Erzeuger gefährdet das Gleichgewicht aus erzeugter und verbrauchter Leistung.

Auf der Verbraucherseite führt der zunehmende Einsatz umrichtergespeister Antriebe zu einer Schwächung der Verkopplung zwischen Netzfrequenz und Leistungsaufnahme und so zu einer Reduktion der Netzdämpfung.

Der Forschungsverbund ist durch die große Zahl der Teilnehmer aus verschiedenen Institutionen gekennzeichnet. So umfasst es Juristen und Wirtschaftswissenschaftler der Universität Greifswald, Ingenieure der Universität Rostock und der Fachhochschule Stralsund und Theologen der Universität Rostock. Es wirken also sowohl verschiedene Disziplinen an unterschiedlichen Standorten als auch unterschiedliche Fachgebiete innerhalb eines Standortes und gleiche Fachgebiete an unterschiedlichen Standorten zusammen. Diese breite Aufstellung ermöglicht einen interdisziplinären Dialog und verspricht daher einen hohen Nutzen für alle Beteiligten.

Der Lehrstuhl für Elektrische Energieversorgung der Universität Rostock untersucht im Rahmen des Forschungsverbundes zukunftsweisende Ausbaustrategien des elektrischen Energieversorgungsnetzes am Beispiel Mecklenburg-Vorpommern, sowie Maßnahmen zur Sicherstellung der Systemstabilität im Verbundnetz unter Berücksichtigung aktueller energiepolitischer Entwicklungen.

Das existierende Elektrische Energieversorgungssystem Mecklenburg-Vorpommerns ist auf fossile Kraftwerke und passive Verbraucher ausgelegt. Fallen zukünftig die fossilen Kraftwerke weg und werden die Verbraucher über die Wind-, PV- und Biogas-Anlagen auch zu Erzeugern, dann muss die Netzstruktur angepasst werden. Dies gilt umso mehr, wenn zukünftig Wasserstoff- sowie Methanerzeuger mit integriert und zudem große Lastflüsse in andere Teile Deutschlands übertragen werden müssen. Ausgehend von der heutigen Netzstruktur sowie realistischen Ausbaupfaden für die Windenergie Offshore und Onshore, für die PV-Anlagen, für weitere Biomasseanlagen sowie für zukünftig neu vorzusehende Speicherkraftwerke wird untersucht, welche Netzausbaustrategien kosten- und betriebsoptimal so zu realisieren sind, dass die Systemstabilität stets aufrecht erhalten werden kann.

Außerdem wird am Lehrstuhl für Elektrische Energieversorgung untersucht welche zusätzlichen Maßnahmen in den Windkraftanlagen, den konventionellen Kraftwerken, den Speichern sowie den vorhandenen Verbrauchern ergriffen werden müssen, damit die Versorgungssicherheit des Netzes mit der gleichen Verfügbarkeit wie im heutigen System gewährleistet werden kann. Der sichere Betrieb von elektrischen Energieversorgungssystemen ist nur möglich, wenn die Systemdienstleistungen Momentanreserve, Primär- und Sekundärregelung, Wirkleistungs-Balancierung sowie Vermeidung von Netzpendelungen stets gewährleistet sind. In einem zukünftig von regenerativen Energieerzeugern dominierten System hingegen müssen diese Aufgaben von den Windkraft-, den PV- und den Biomasseanlagen in Verbindung mit speichergestützen Kraftwerken sowie den Verbrauchern selbst erbracht werden.