Mehr Aktivität im Netzbetrieb

Technik/Stromnetz

Versorgungssicherheit - Es gibt keine Standards bei Stromrichtern, die das Netz unterstützen könnten. Das Netzwerk ›DERlab‹ forscht an Lösungen.

09. Februar 2009

Derzeit speisen dezentrale Energieerzeuger ihren Strom weitgehend unkoordiniert in das öffentliche Netz ein. Ihre steigende Anzahl schafft neue Herausforderungen, insbesondere weil es in Europa weder harmonisierte Standards noch harmonisierte Anschlussbedingungen oder Testprozeduren gibt.

Zusammen mit zehn weiteren führenden europäischen Forschungsinstituten entwickelt das Institut für Solare Energieversorgungstechnik (ISET) aus Kassel in dem europäischen Exzellenznetzwerk ›DERlab‹ (European Distributed Energy Resources Laboratories) europaweit anerkannte Testverfahren. Sie sollen eine zuverlässige Energieversorgung auch bei steigender Anzahl dezentraler Energie-erzeuger garantieren.

Abstimmen von testverfahren

Mitte September vergangenen Jahres haben die elf Forschungsinstitute in Kassel den Verein ›DERlab‹ als unabhängiges Weltklasselabor für die Netzintegration dezentraler Energieerzeuger gegründet. Mit diesem Schritt besiegeln sie die Zusammenarbeit nach Ablauf des sechsjährigen Projekts: Auch nach 2011 nutzen die Partner gemeinsam die Laborinfrastruktur und tauschen Forschungsergebnisse, Personal und Know-how aus.

Zu den Resultaten des Exzellenznetzwerks zählt beispielsweise die Vorbereitung eines internationalen Weißbuchs über den Forschungs- und Standardisierungsbedarf bei Stromrichtern. Internationale Standards gibt es in diesem Sektor bisher nicht. »Mit unserer Zusammenarbeit wollen wir die Qualität der dezentralen Stromerzeuger sicherstellen und zukünftige Testverfahren frühzeitig untereinander abstimmen«, stellte Philipp Strauß, Vorsitzender des neuen Vereins, auf der ersten Mitgliederversammlung am Rande des 13. Kasseler Symposiums ›Energie-Systemtechnik‹.

»Stromrichter sollten mehr Verantwortung im Netzbetrieb übernehmen und sich auch an der Stabilisierung der Netzspannung und der Netzfrequenz beteiligen«, fordert der Koordinator des Labornetzwerkes Thomas Degner. Bisher wurden diese Dienstleistungen fast ausschließlich von großen Kraftwerken übernommen. »Wir brauchen aktive Netze mit dezentralen Energieerzeugern, die sich bei einem Netzfehler nicht abschalten, sondern das Netz unterstützen«. Für die Technik stellt die Dezentralisierung in kleine verteilte Mikrokraftwerke jedoch eine große Herausforderung dar. Ein stabiler Netzbetrieb wird zukünftig nur dann garantiert werden können, wenn die Stromrichter in den Mikrokraftwerken aktiv in die Betriebsführung des Netzes einbezogen werden.

Das ISET hat bereits Lösungsansätze erarbeitet. In dem BMU-Projekt ›Optinos‹ (Untersuchungen und Optimierung von Prüf- sowie Testprozeduren zur Qualitätssicherung und Normenharmonisierung an Photovoltaik(PV)-Stromrichtern) haben die Ingenieure zusammen mit Industriepartnern einen Simulator entwickelt, der vergleichbare und jederzeit wiederholbare Prüfbedingungen für Solarwechselrichter schafft. Die Kasseler Forscher koppeln einen Wechselrichter zwischen einen PV-Simulator auf der einen und einen Netzsimulator auf der anderen Seite. In nahezu idealer Weise simuliert die neue Prüfeinrichtung einen Netzanschlusspunkt für dezentrale Stromerzeuger.

Durch die Variation der Stromspannungskennlinien des PV-Simulators wird das Verhalten unabhängig von der aktuellen Wettersituation simuliert, während der Netzsimulator eine stufenweise Einstellung des Netzinnenwiderstands ermöglicht. Die optimale Vergleichbarkeit und reproduzierbare Ergebnisse werden dadurch garantiert.

Auch gemessene Bestrahlungsverläufe kann der elektronische PV-Simulator nachvollziehen. Dank der flexiblen Programmierung lassen sich beliebige PV-Kennlinien, fließende Übergänge zwischen mehreren Kennlinien und auch Teilverschattungen simulieren.

Außerdem misst die Testeinrichtung die Auswirkungen des Wechselrichters auf das Versorgungsnetz. In einem Livetest haben die ISET-Forscher das neue Prüfsystem Mitte September 2008 erstmals den Teilnehmern des Kasseler Sym-posiums präsentiert. »Mit dem neuen Prüfsystem wollen wir Stromrichter nicht nur unter reproduzierbaren Bedingungen untersuchen, sondern auch testen, welche Normen und Richtlinien sinnvoll sind«, erklärt der Leiter des Projektes, Dr. Christian Bendel.

Dieses Thema spielt auch bei der Wirkungsgradmessung eine große Rolle, die ein weiterer Schwerpunkt des noch bis Juni 2009 laufenden Forschungsprojekts ›Optinos‹ ist. Neben dem statischen PV-Stromrichterwirkungsgrad untersucht das ISET derzeit verschiedene Prüfverfahren für die Ermittlung des dynamischen Wirkungsgrads (siehe Infokasten). Er gibt an, wie schnell der Wechselrichter auf eine veränderliche Einstrahlung reagiert.

Iris Krampitz

Stromrichter

Die Norm zum Ziel

Auch bei der Messung des dynamischen Wirkungsgrades fehlen einheitliche Normen und Prüfverfahren. Je nach Forschungsinstitut misst man den dynamischen Wirkungsgrad mit einem Verfahren zur Ermittlung der Sprungantwort des Stromrichters, ein anderes Mal wird er mit der Einwirkung eines typischen Bestrahlungs-Tagesgangs auf den Stromrichter untersucht. Langfristiges Ziel ist das Ausfindigmachen einer Einheitsprüfmethode, um die Wirkungsgrade verschiedener Stromrichter vergleichbar zu machen.

Erschienen in Ausgabe: 1-2/2009