Animation: Wie funktioniert das Stromnetz heute und in Zukunft?


Projektinformationen Kombikraftwerk2

Eine stabile Stromversorgung ist Präzisionsarbeit. Die Übertragungs- und Verteilnetzbetreiber leisten diese Präzisionsarbeit, indem sie sogenannte Systemdienstleistungen bereitstellen, um dadurch einen stabilen und sicheren Netzbetrieb zu gewährleisten.

Eine der Systemdienstleistungen ist die Frequenzhaltung. Die Frequenz bleibt im Netz nur dann stabil bei 50 Hertz, wenn die Balance zwischen Stromerzeugung und Verbrauch zu jedem Zeitpunkt gehalten wird. Und das auch, wenn ein Kraftwerk plötzlich ausfällt oder der Verbrauch sprunghaft ansteigt. Die Frequenz ist übrigens überall in Europa gleich. Ein Kraftwerksausfall in Portugal macht sich zum Beispiel auch in Deutschland bemerkbar. Zur Frequenzhaltung schreiben die Übertragungsnetzbetreiber Regelleistung aus. Regelleistung wird von Kraftwerken oder Speichern bereit gestellt, die kurzfristig ihre Leistung hoch oder runter fahren können.

Auch die sogenannte Spannungshaltung ist eine Systemdienstleistung. Die Spannung muss vom Netzbetreiber im zulässigen Bereich gehalten werden, damit ans Netz angeschlossene Geräte keinen Schaden nehmen. Im Gegensatz zur Frequenz kann die Spannung von Ort zu Ort variieren. Dem Netzbetreiber stehen zur Spannungshaltung verschiedene Möglichkeiten zur Verfügung, beispielsweise die Bereitstellung von Blindleistung durch Kraftwerke oder Speicher und die Nutzung regelbarer Transformatoren.

Bisher haben die Netzbetreiber zur Bereitstellung der Systemdienstleistungen hauptsächlich Kohle-, Erdgas- und Atomkraftwerke genutzt. Je mehr Wind- und Sonnenenergie, Biomasse, Wasserkraft und Geothermie zur Stromversorgung beitragen, desto stärker sind sie auch bei der Wahrung der Netzstabilität gefordert. Das Kombikraftwerk 2 soll deshalb demonstrieren, dass auch bei einer vollständig erneuerbaren Stromversorgung ein sicherer und zuverlässiger Netzbetrieb möglich ist und kein Stromausfall droht.

Mit dem ersten regenerativen Kombikraftwerk haben Wissenschaftler des Fraunhofer-Instituts für Windenergie und Energiesystemtechnik und zahlreiche Partner aus Wirtschaft und Wissenschaft gezeigt, dass der Strombedarf allein aus erneuerbaren Energien in Kombination mit Speichern gedeckt werden kann. Das aktuelle Pilotprojekt „Kombikraftwerk 2“ soll nun beweisen, dass ein zukünftiges System auf Basis von 100 Prozent erneuerbaren Energiequellen für stabile Netze sorgen kann – ganz ohne fossile und nukleare Kraftwerkskapazitäten.

Dafür berechnet das Projekt-Konsortium zunächst Szenarien für ein rein erneuerbares Stromversorgungssystem, um den Bedarf an Systemdienstleistungen zu ermitteln. Anschließend werden Konzepte entwickelt und in Simulationen getestet, wie in den einzelnen Szenarien am besten Systemdienstleistungen bereit gestellt werden können. Neben dieser Modellierung eines zukünftigen Energieversorgungssystems werden in einem Feldtest über ganz Deutschland verteilte Windparks, Solaranlagen und Biogas-Kraftwerke zusammen geschaltet werden, um den schon heute möglichen Beitrag Erneuerbarer-Energien-Anlagen zur Stabiliserung des Versorgungssystems unter realen Bedingungen zu testen.

Das Pilotprojekt „Kombikraftwerk 2“ wird vom Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit über drei Jahre mit rund 1,8 Millionen Euro gefördert. Das Ministerium unterstützt zudem weitere Projekte zur Verknüpfung und Steuerung Erneuerbarer Energien: die Regenerative Modellregion Harz (www.regmodharz.de) und das RegenerativKraftwerk Bremen.