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Regelenergie durch Windenergieanlagen

22.05.2012
In einem neuen Forschungsprojekt, das vom Bundesumweltministerium BMU gefördert wird, wollen Fraunhofer-Forscher zusammen mit Betreibern und Herstellern von Windenergieanlagen und Netzbetreibern ein Verfahren entwickeln, durch das Windenergieanlagen auch Regelenergie zur Stabilisierung der Netze liefern können.

Regelenergie wird im Stromnetz derzeit hauptsächlich von konventionellen Kraftwerken zur Verfügung gestellt. Regelenergie wird benötigt, um Ungleichgewichte zwischen Verbrauch und Erzeugung auszugleichen und dadurch die Sollnetzfrequenz zu halten.

Durch die Umstellung der Elektrizitätsversorgung auf eine zunehmend erneuerbare Erzeugungsstruktur müssen auch die erneuerbaren Energien Regelenergie bereitstellen und dadurch ihren Beitrag zur Systemsicherheit leisten. Dies ist auch eine wichtige Voraussetzung, um die für die Systemsicherheit notwendige Mindestleistung konventioneller Kraftwerke zu reduzieren.

Durch die letzte Änderung des Erneuerbare-Energien-Gesetzes (EEG) ist es auch EEG-Anlagen in der Direktvermarktung erlaubt, Regelenergie bereit zu stellen. Die Regelleistung setzt sich aus der Primärregelleistung, Sekundärregelleistung und Minutenreserve zusammen, die sich u.a. hinsichtlich ihrer Aktivierungszeit (30 Sekunden, 5 Minuten und 15 Minuten) unterscheiden. Biogasanlagen wurden bereits für die Bereitstellung von Minutenreserve und Sekundärregelleistung präqualifiziert. Windkraftanlagen hingegen nehmen noch nicht an den Märkten für die verschiedenen Regelenergiearten teil. Dies ist vor allem darauf zurück zu führen, dass das aktuelle Verfahren zur Bereitstellung von Regelenergie nicht ohne weiteres auf Windkraftanlagen anwendbar ist. Dies betrifft insbesondere den Nachweis der Regelleistungsbereitstellung und die Forderung einer Zuverlässigkeit des Angebots von hundert Prozent.

In dem neuen BMU-Forschungsprojekt will das Projektkonsortium aus Fraunhofer IWES, ENERCON, Energiequelle, Amprion und TenneT ein Verfahren zur Regelenergiebereitstellung aus Windkraftanlagen entwickeln. Des Weiteren sollen die Techniken und Methoden für das Verfahren entwickelt werden.

Das übergeordnete Ziel lässt sich in drei Teilziele untergliedern:

1. Erstens soll ein an die fluktuierende Erzeugung der Windenergieanlagen angepasstes Nachweisverfahren entwickelt werden. Dies basiert auf dem Vergleich der möglichen Ist-Einspeisung mit der realen Leistung und nicht, wie es das aktuelle Verfahren vorsieht, über den Vergleich der geplanten Leistung (Fahrplan) mit der realen Leistung. Hier ist es die große Herausforderung die mögliche Ist-Einspeisung unter Berücksichtigung von Abschattungseffekten in Windparks zu bestimmen. Im Projekt soll auch untersucht werden, ob dieses Nachweisverfahren im Fall der Windenergie dem aktuellen Nachweisverfahren vorzuziehen ist.

2. Zweitens soll ein Verfahren entwickelt werden, mit dem Windkraftanlagen aufbauend auf probabilistischen Prognosen ein Regelenergieangebot abgeben können. Mit probabilistischen Prognosen kann die Wahrscheinlichkeit berechnet werden, mit der eine gewisse Windleistung mindestens erreicht wird. Hierbei ist die große Herausforderung die regulatorisch geforderte Zuverlässigkeit des Angebots von 100 % mit der Unsicherheit der Windprognose zusammen zu bringen.

3. Das dritte Ziel ist die Entwicklung von Regelungsalgorithmen mit denen die Windkraftanlagen Regelenergie bereitstellen können. Zum einen müssen Algorithmen entwickelt werden, die den Abruf und die Vorhaltung von Regelleistung auf die einzelnen Parks, die zusammen Regelleistung bereitstellen, aufteilen. Zum anderen müssen Algorithmen entwickelt werden, die innerhalb eines Parks den Abruf und die Vorhaltung auf die einzelnen Windkraftanlagen aufteilen.

Über die Partner:
ENERCON gehört mit mehr als 16.000 installierten Anlagen in über 30 Ländern zu den weltweit führenden Herstellern von Windkraftanlagen. Das Unternehmen besteht seit mehr als 25 Jahren und beschäftigt weltweit direkt und indirekt mehr als 12.000 Mitarbeiter.

Die Energiequelle GmbH plant, projektiert und erstellt Windenergie-, Photovoltaik- und Biogasanlagen für Dritte und sich selbst. Sie hat bereits mehr als 800 MW Leistung installiert.

Amprion sorgt für Betrieb, Instandhaltung, Planung und Ausbau des 380/220-Kilovolt-Übertragungsnetzes im Westen Deutschlands. An das Netz sind ungefähr 27 Millionen Menschen und circa 5000 MW installierten Windkraftanlagen angeschlossen.

TenneT ist verantwortlich für die Planung, den Ausbau, die Instandhaltung und den Betrieb des 380/220-Kilovolt-Übertragungsnetzes in der Mitte Deutschlands. An das Netz von TenneT sind circa 20 Millionen Menschen angeschlossen und mehr als 11 GW Windleistung.

Uwe Krengel | Fraunhofer-Institut
Weitere Informationen:
http://www.iwes.fraunhofer.de

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