Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Solaranlagen stabilisieren die Stromversorgung im Fehlerfall

19.06.2013
Fraunhofer-Forscher weisen erstmals die netzstützenden Eigenschaften von PV-Kraftwerken im Feldversuch nach

Bereits heute wird an sonnigen Tagen zur Mittagszeit bis zu ein Drittel des deutschen Strombedarfs durch Solarstrom gedeckt. Aus diesem Grund müssen Solarkraftwerke, die in das Mittelspannungsnetz einspeisen, die in Deutschland geltenden Mittelspannungsrichtlinien erfüllen.


Hochauflösendes Messsystem zur detaillierten Analyse des elektrischen Verhaltens von Solarparks. Das System ermöglicht die zeitsynchrone Erfassung der Ströme und Spannungen von mehreren räumlich verteilten Solarwechselrichtern. ©Fraunhofer ISE

Diese fordern u. a. eine aktive Beteiligung an der statischen Netzstützung. Dazu müssen sie in der Lage sein, die abgegebene Wirk- und Blindleistung zu regeln, wodurch im regulären Betrieb Frequenz und Spannung im Netz stabilisiert werden.

Von Solarkraftwerken wird neben der statischen auch die dynamische Netzstützung verlangt, wodurch eine Stabilisierung des Stromnetzes während Netzfehlern und Netzspannungseinbrüchen gewährleistet werden soll. Denn nur eine richtige und schnelle Reaktion aller Energie erzeugenden Kraftwerke, inklusive der erneuerbaren Energien, auf den tatsächlichen Zustand des Stromnetzes kann die Versorgungssicherheit mit elektrischer Energie garantieren.

Dass auch Solarkraftwerke diese Funktion zuverlässig erfüllen können, konnten Forscher des Fraunhofer ISE jetzt erstmals im Feldversuch am Beispiel des Fünf-Megawatt-Solarparks in Dürbheim erfolgreich beweisen.

Der Nachweis für diese Schutzfunktion wird durch einen so genannten LVRT-Test erbracht, den die einzelnen Erzeugungsanlagen bestehen müssen. LVRT steht für Low Voltage Ride Through und bedeutet aktive Stützung der Netzspannung bei einem Spannungseinbruch. Nach den gültigen Richtlinien ist hierfür die Vermessung einzelner Wechselrichter – also jener Komponenten, die den Gleichstrom aus den Solarmodulen in Wechselstrom umwandeln – ausreichend. Dies hat zur Folge, dass über die LVRT-Fähigkeit ganzer PV-Kraftwerke, also einem Verbund von mehreren Wechselrichtern, bis vor kurzem lediglich Simulationsrechnungen vorlagen.

Um Untersuchungen im Feldtest an einem großen Solarpark mit mehreren Wechselrichterstationen durchführen zu können, haben die Freiburger Forscher einen LVRT-Prüfcontainer der Fa. windtest grevenbroich gmbh (wtg) eingesetzt, der sonst v. a. zur Vermessung von Windkraftanlagen herangezogen wird. Die mehrwöchige Testkampagne im April wurde in Kooperation mit dem Wechselrichterhersteller, KACO newenergy GmbH, und dem Parkbetreiber, BES new energy GmbH, sowie in Absprache mit dem örtlichen Energieversorger, der EnBW AG, durchgeführt.

Um das Verhalten des Solarparks während der LVRT-Prüfungen im Detail untersuchen zu können, wurde ein aufwändiges, mobiles Messsystem entwickelt und für den Zeitraum der Prüfungen im Energiepark Dürbheim installiert. »Die Herausforderung bestand darin, die Ströme und Spannungen der fünf räumlich verteilten Wechselrichterstationen hochauflösend und exakt synchron zu erfassen«, berichtet Gregor Dötter, der das Forschungsprojekt am Fraunhofer ISE leitet. »Wir setzen daher an den einzelnen Messstationen GPS-Sensoren ein, wodurch es möglich ist, jedem Messwert einen sehr genauen Zeitstempel zu geben. Die Messwerte werden anschließend mittels einer Richtfunkstrecke über mehrere hundert Meter zu einem zentralen Messrechner übertragen.« Dort können die Forscher das Verhalten jedes einzelnen Wechselrichters live verfolgen, die Ergebnisse der Tests analysieren und mit den zuvor gemachten Simulationsrechnungen vergleichen.

»Das neue Messsystem ist für uns ein sehr wertvolles Werkzeug für die Analyse des komplexen Zusammenspiels der einzelnen Wechselrichter untereinander«, so Sönke Rogalla, Leiter der Arbeitsgruppe Zentralwechselrichter und Solare Kraftwerke am Fraunhofer ISE. »Wir können so Solarparks viel genauer unter die Lupe nehmen und die Simulationsmodelle für deren Bewertung hinsichtlich ihres Verhaltens bei Netzfehlern weiter verfeinern und optimieren. Dies hilft uns auch bei der Entwicklung verbesserter Regelstrategien um Solarparks als zentrale und zuverlässige Bausteine unserer zukünftigen Energieversorgung zu etablieren.«

Der Energiepark des im Süden Baden-Württembergs am Fuß der Schwäbischen Alb gelegenen Dürbheim umfasst eine fünf Megawatt große Solaranlage. Er liegt auf einem ehemaligen NATO-Gelände, versorgt 1500 Haushalte mit Strom und ist gleichzeitig eine Forschungsplattform.

Das Fraunhofer ISE entwickelt seit mehr als 30 Jahren sehr erfolgreich hocheffiziente Leistungselektronik für erneuerbare Energien und Industrieanwendungen. Das Projekt zur »Verifikation der dynamischen Netzstützung durch PV-Anlagen bei Fehlern im Mittelspannungsnetz« wird aus Mitteln des Bundesministeriums für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit (BMU) sowie der beteiligten Wechselrichterhersteller und dem Betreiber des Energieparks Dürbheim finanziert. Im weiteren Projektverlauf sind weitere Labor- und Feldtestkampagnen mit den beteiligten Wechselrichterherstellern, AEG Power Solution, BONFIGLIOLI VECTRON GmbH und KOSTAL Solar Electric GmbH, geplant. Dabei sollen u. a. auch zusätzliche Möglichkeiten zur Netzstabilisierung durch Solarparks und deren Wechselrichter untersucht werden, die über heutige Anforderungen hinausgehen. Um den Umbau unserer Energieversorgung hin zu einer vollständigen Deckung durch erneuerbare Quellen zu ermöglichen, sollen diese weiter erforscht werden und in zukünftige Richtlinien einfließen.

Karin Schneider | Fraunhofer-Institut
Weitere Informationen:
http://www.ise.fraunhofer.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Energie und Elektrotechnik:

nachricht Elektrische Felder steuern Nano-Maschinen 100.000-mal schneller als herkömmliche Methoden
19.01.2018 | Technische Universität München

nachricht Perowskit-Solarzellen: mesoporöse Zwischenschicht mildert Einfluss von Defekten
18.01.2018 | Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie GmbH

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Energie und Elektrotechnik >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Maschinelles Lernen im Quantenlabor

Auf dem Weg zum intelligenten Labor präsentieren Physiker der Universitäten Innsbruck und Wien ein lernfähiges Programm, das eigenständig Quantenexperimente entwirft. In ersten Versuchen hat das System selbständig experimentelle Techniken (wieder)entdeckt, die heute in modernen quantenoptischen Labors Standard sind. Dies zeigt, dass Maschinen in Zukunft auch eine kreativ unterstützende Rolle in der Forschung einnehmen könnten.

In unseren Taschen stecken Smartphones, auf den Straßen fahren intelligente Autos, Experimente im Forschungslabor aber werden immer noch ausschließlich von...

Im Focus: Artificial agent designs quantum experiments

On the way to an intelligent laboratory, physicists from Innsbruck and Vienna present an artificial agent that autonomously designs quantum experiments. In initial experiments, the system has independently (re)discovered experimental techniques that are nowadays standard in modern quantum optical laboratories. This shows how machines could play a more creative role in research in the future.

We carry smartphones in our pockets, the streets are dotted with semi-autonomous cars, but in the research laboratory experiments are still being designed by...

Im Focus: Fliegen wird smarter – Kommunikationssystem LYRA im Lufthansa FlyingLab

• Prototypen-Test im Lufthansa FlyingLab
• LYRA Connect ist eine von drei ausgewählten Innovationen
• Bessere Kommunikation zwischen Kabinencrew und Passagieren

Die Zukunft des Fliegens beginnt jetzt: Mehrere Monate haben die Finalisten des Mode- und Technologiewettbewerbs „Telekom Fashion Fusion & Lufthansa FlyingLab“...

Im Focus: Ein Atom dünn: Physiker messen erstmals mechanische Eigenschaften zweidimensionaler Materialien

Die dünnsten heute herstellbaren Materialien haben eine Dicke von einem Atom. Sie zeigen völlig neue Eigenschaften und sind zweidimensional – bisher bekannte Materialien sind dreidimensional aufgebaut. Um sie herstellen und handhaben zu können, liegen sie bislang als Film auf dreidimensionalen Materialien auf. Erstmals ist es Physikern der Universität des Saarlandes um Uwe Hartmann jetzt mit Forschern vom Leibniz-Institut für Neue Materialien gelungen, die mechanischen Eigenschaften von freitragenden Membranen atomar dünner Materialien zu charakterisieren. Die Messungen erfolgten mit dem Rastertunnelmikroskop an Graphen. Ihre Ergebnisse veröffentlichen die Forscher im Fachmagazin Nanoscale.

Zweidimensionale Materialien sind erst seit wenigen Jahren bekannt. Die Wissenschaftler André Geim und Konstantin Novoselov erhielten im Jahr 2010 den...

Im Focus: Forscher entschlüsseln zentrales Reaktionsprinzip von Metalloenzymen

Sogenannte vorverspannte Zustände beschleunigen auch photochemische Reaktionen

Was ermöglicht den schnellen Transfer von Elektronen, beispielsweise in der Photosynthese? Ein interdisziplinäres Forscherteam hat die Funktionsweise wichtiger...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Kongress Meditation und Wissenschaft

19.01.2018 | Veranstaltungen

LED Produktentwicklung – Leuchten mit aktuellem Wissen

18.01.2018 | Veranstaltungen

6. Technologie- und Anwendungsdialog am 18. Januar 2018 an der TH Wildau: „Intelligente Logistik“

18.01.2018 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Rittal vereinbart mit dem Betriebsrat von RWG Sozialplan - Zukunftsorientierter Dialog führt zur Einigkeit

19.01.2018 | Unternehmensmeldung

Open Science auf offener See

19.01.2018 | Geowissenschaften

Original bleibt Original - Neues Produktschutzverfahren für KFZ-Kennzeichenschilder

19.01.2018 | Informationstechnologie