Kraftwerksbetrieb mit erneuerbaren Erzeugern

Stephan Rupp unterstützt bei der Maschinenfabrik Reinhausen die Geschäftsentwicklung der Leistungselektronik. Ein Schwerpunkt ist der Einsatz von Gleichspannungsnetzen in der elektrischen Energieversorgung zur Anbindung erneuerbare Erzeuger und für die fortschreitende Elektrifizierung des Verkehrswesens und der Wärmeerzeugung im Zuge der Energiewende. Stephan Rupp unterrichtet nebenberuflich als Professor an der Dualen Hochschule Baden-Württemberg im Master-programm elektrische Energieversorgungssysteme.


Power plant operation with renewables

Im Zuge der Energiewende findet ein kräftiger Ausbau der Stromnetze mit erneuerbaren Erzeugern statt, vorrangig PV-Anlagen und Windparks. Wegen des schwankenden Angebots im Tagesverlauf (PV) und im Monatsverlauf (Wind) werden die Netze mit Energiespeichern ausgestattet, vorrangig Batteriespeicher für den Tagesverlauf, gefolgt von Elektrolyse-Anlagen und Brennstoffzellen mit Wasser und Wasserstoff als Speicher für den Bedarf einiger Wochen. Auf diese Weise wäre ein kontinuierlicher Betrieb der Netze mit erneuerbaren Erzeugern möglich. Allerdings werden erneuerbare Erzeuger im Netz nach dem Stand der Technik nur im Einspeisemodus als Stromquellen betrieben. Zur Bereitstellung der Spannung, Momentanreserve und Regelleistung sind in den Netzentwicklungsplänen weiterhin konventionelle Kraftwerke vorgesehen, u.a. ein Ausbau der Netze mit Gaskraftwerken. Vorliegender Beitrag beschreibt ein Konzept für erneuerbare Erzeuger im Kraftwerksbetrieb. Werden größere Anlagen in dieser Betriebsweise geführt, ist ein Ausbau der Netze mit konventionellen Kraftwerken nicht mehr erforderlich. Da in dieser Betriebsweise insgesamt mehr Kraftwerksleistung im Netz verfügbar ist, werden die Netze resilienter gegen Störungen und die elektrische Energieversorgung insgesamt sicherer. Das Konzept ist ein Ergebnis des Förderprojektes AC2DC, in dem der Einsatz von Gleichspannungssystemen im Stromnetz untersucht wurde. Gleichspannungsnetze in der Mittelspannung ermöglichen die kostengünstige Anbindung erneuerbarer Erzeuger und sind Voraussetzung für die Betriebsweise der Anlagen als Kraftwerke. Die Konzepte wurden durch im Projekt mit Hilfe von Netzsimulationen erarbeitet. Der Einsatz im Feld muss noch durch Versuche überprüft und nachgewiesen werden.