Photvoltaikanlagen können Stromnetze stabilisieren

Stromnetze sind komplizierte Gebilde. Sie werden aus zahlreichen Stromquellen gespeist und müssen ständig ziemlich genau die vorgegebene Spannung und Netzfrequenz einhalten. Zu diesem Zweck müssen die einspeisenden Stromerzeuger in der Lage sein, extrem kurzfristig auf mögliche Netzfehler zu reagieren und Abweichungen von den Sollwerten zu kompensieren. Die Rolle, die der Photovoltaik dabei zukommt, hat sich in den letzten Jahren ständig gewandelt.

In der Anfangszeit des Solarstroms wurde er schlicht ignoriert, weil sein Anteil vernachlässigbar klein war. Die Wechselrichter speisten ein, was die Module hergaben, und kümmerten sich um sonst nichts. Wenn Korrekturen erforderlich waren, übernahmen die konventionellen Kraftwerke diese Aufgabe. Irgendwann wurde der Stromanteil aus Photovoltaikanlagen zu groß, um ihn gänzlich zu ignorieren. Wechselrichter größerer Anlagen mussten seitdem zumindest abschaltbar sein. Wenn zu viel Strom im Netz war, konnten die Solaranlagen vom Netz getrennt werden. Später reichte auch das nicht mehr.

Der Anteil des Solarstroms war so groß geworden, dass es nicht mehr möglich war, ihn einfach zeitgleich auszuknipsen, ohne dass dies zum Zusammenbruch des Stromnetzes geführt hätte. Größere Anlagen müssen seitdem dynamisch abregelbar sein, um im Bedarfsfall einen Teil der Leistung vom Netz zu nehmen. Wenngleich das schon ein erheblicher Forstschritt war, blieben Photovoltaikanlagen in gewissem Sinne „passive“ Komponenten der Netzregulierung. Ziel aller Maßnahmen war es zu verhindern, dass die Solaranlagen im Störungsfall die Probleme dadurch verschärfen, dass sie Strom einspeisen, der gerade nicht gebraucht wird. Heute ist der Anteil des Solarstroms so hoch, dass die Wechselrichter aktiv zur Netzstabilisierung beitragen müssen. Zumindest große Photovoltaik Kraftwerke müssen also alles können, was konventionelle Kraftwerke auch können.

Test bestanden!

Das Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme (ISE) hat im Solarpark Dürbheim untersucht, ob moderne Wechselrichter dazu in der Lage sind. Die Anlage verfügt über eine Nennleistung von fünf Megawatt, die Netzeinspeisung erfolgt über zahlreiche Wechselrichter. Gegenstand der Untersuchung war nicht die Funktionsfähigkeit der einzelnen Wechselrichter, derartige Tests gehören schon länger zum Pflichtprogramm. Untersucht wurde das Zusammenspiel der einzelnen Wechselrichter, also die Funktionsweise der Gesamtanlage im Störfall.

Dazu reicht es nicht aus, die einwandfreie Funktion jeder Komponente zu prüfen. Diese Erfahrung machten schon Automobilhersteller, die mit automatischen Fahrzeugsteuerungen ohne menschlichen Eingriff experimentierten: Wenngleich in einer Kolonne jedes Fahrzeug gegenüber dem vorausfahrenden die erlaubten Toleranzen einhielt, landete irgendwann spätestens das zehnte im Straßengraben, weil sich Abweichungen summierten.

Ähnliche Probleme stellen sich bei Photovoltaik Kraftwerken auch, weil die Wechselrichter über das Stromnetz aneinander gekoppelt sind. Wenn sich jeder Wechselrichter isoliert betrachtet vernünftig verhält, muss das nicht für das Gesamtsystem gelten. Bislang konnte das Systemverhalten nur in Computersimulationen untersucht werden. Dem Fraunhofer-Institut ist es jetzt erstmals gelungen, anhand realer Messwerte zu demonstrieren, dass Photovoltaik Kraftwerke aktiv zur Fehlerbehebung in Stromnetzen beitragen können.

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