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EnergiewendeRegelenergie durch Wind und Sonne

Um Schwankungen bei Stromverbrauch und Erzeugung auszugleichen, brauche man konventionelle, fossile Kraftwerke: Dieses Dogma der Energieriesen gerät zusehends ins Wanken. Wind, Photovoltaik und Biomassekraftwerke könnten das genauso gut, haben Fraunhofer-Forscher in Kassel mit ihrem Kombikraftwerk bewiesen.

Von Sönke Gäthke | 04.12.2013

Soll einmal der gesamte Strom aus Luft und Licht gewonnen werden, müssen Windräder und Photovoltaikanlagen in der Lage sein, Verbrauchsschwankungen auszugleichen, sagt Britta Zimmermann vom Fraunhofer Institut für Windenergie und Energiesystemtechnik in Kassel. Der Schlüssel zum Erfolg heißt Regelenergie:
"Also die Regelenergie ist dafür da, wenn Erzeugung und Verbrauch nicht mehr im Gleichgewicht miteinander stehen, dann schnell Frequenzschwankungen auszugleichen, damit das System stabil bleibt."
Frequenzschwankungen sind für Netzingenieure der Indikator für das Gleichgewicht: Normalerweise schwingt der Strom im Netz mit 50 Hertz. Steigt diese Frequenz, ist zu viel Strom im Netz, sinkt sie, ist zu wenig davon da. In beiden Fällen muss ein Ingenieur eingreifen, und Kraftwerke entweder entsprechend drosseln oder beschleunigen. Bis jetzt ist das eine Domäne der fossilen Kraftwerke - doch die Fraunhofer Forscher sind sicher, dass das auch Erneuerbare können - mithilfe ihres Kombikraftwerks, sagt Zimmermann:
"In dem Kombikraftwerk kann man erneuerbare Energieanlagen oder -theoretisch - auch andere Anlagen, aber das ist jetzt in dem Projekt nicht der Fall gewesen - bündeln und zentral steuern, obwohl diese Anlagen quer über Deutschland verteilt sein können."
Gebündelt haben Windräder, Photovoltaik- oder auch Biogasanlagen genug Leistung, um diese als Regelenergie zur Balance einsetzen zu können. Das zeigten die Fraunhofer-Ingenieure nicht nur in einer Simulation, sondern auch in einem Feldtest. Doch dafür mussten die Forscher mit einigen Gepflogenheiten auf dem Energiemarkt brechen. Die Stromerzeuger müssen zum Beispiel ganz anders betrieben werden als heute üblich:
"Genau. Das ist also so, dass zu Beginn des Feldtests die Anlagen erst einmal abgeregelt wurden, teilweise, und dann mit verminderter Kraft liefen. Sobald das Signal kommt, können sie eben hochregeln oder weiter runter regeln. In dem Fall kann man in beide Richtungen reagieren."
- was einem Paradigmenwechsel gleichkommt: Heute sind Betreiber erneuerbarer Anlagen gewohnt, dass ihre Generatoren stets alles liefern, was sie können. Aber auch die Netzbetreiber müssen umdenken: Fossile Kraftwerke stellen fixe Leistungsänderungen zur Verfügung - die Erneuerbaren dagegen flexible - eine "Mögliche Einspeisung", die maximal genutzt werden kann.
Britta Zimmermann:
"Das heißt, es wird immer relativ zu dem, was gerade möglich ist, abgeregelt. Und dieses "was gerade möglich ist" hängt davon ab, wie gerade die Wetterbedingungen sind, also wie stark der Wind gerade weht und so weiter."
Zur Planung müssen Netzbetreiber die Wettervorhersage nutzen. Das geht bis zu einem Tag im Voraus ganz gut, danach sind die Wettervorhersagen für diese Planung nicht mehr zuverlässig genug. Und die beste Wettervorhersage nutzt nichts, wenn Licht und Wind für die Netzbalance nicht ausreichen, betont Britta Zimmermann:
"Deshalb kann man im Kombikraftwerk auch nicht nur die fluktuierenden Erzeuger anschließen, sondern man kann auch Biogasanlagen zum Beispiel anschließen oder auch Speicher, mit denen man dann in Zeiten, wo tatsächlich die Sonne nicht scheint und auch der Wind nicht weht, trotzdem genügend Strom erzeugen kann."
So miteinander verknüpft und gesteuert könnten erneuerbare Energien technisch schon heute am Regelenergiemarkt teilnehmen - das zeigten die Fraunhofer Forscher mit ihrem Feldtest. Auch wenn einige Detailfragen noch offen sind. Sind die gelöst, können Erneuerbare langfristig die fossilen Kraftwerke ersetzen, die heute Regelenergie bereitstellen. Notwendig dafür ist aber auch eine Änderung vieler Rahmenbedingungen, damit Wind und Photovoltaik damit auch Geld verdienen können.