Im Praxistest 21.03.2013, 07:30 Uhr

Virtuelles Kraftwerk liefert zuverlässig Strom aus Erneuerbaren Energien

Die Energiewende stellt die Stromversorger vor eine große Herausforderung. Es gilt, trotz schwankender Strommengen aus Sonne und Wind ein stabiles Stromnetz bereitzustellen. Das kann ein Virtuelles Kraftwerk, wie Frauhofer-Forscher beweisen.

Durch ein Virtuelles Kraftwerk lassen sich Solar- und Windenergie optimal steuern. Dadurch lässt sich sogar ein Grundlastkraftwerk erreichen.

Durch ein Virtuelles Kraftwerk lassen sich Solar- und Windenergie optimal steuern. Dadurch lässt sich sogar ein Grundlastkraftwerk erreichen.

Foto: BMU / Brigitte Hiss

Die Energiewende kommt. Und das bedeutet, dass im Jahr 2050 die in Deutschland benötigte elektrische Energie zu 100 Prozent aus erneuerbaren Energiequellen kommt. Also aus Sonne, Wind, Geothermie und Biomasse. Das große und bislang ungelöste Problem bei den erneuerbaren Energien und vor allem bei Sonne und Wind: Sie erzeugen die Energie nicht gleichmäßig.

Top Stellenangebote

Zur Jobbörse
ASML-Firmenlogo
Prozessingenieur:in Laser-Strukturierung ASML
ASML-Firmenlogo
Projektleiter:in Product Engineering ASML
ASML-Firmenlogo
Prozessingenieur:in Klebetechnologie ASML
Regierungspräsidium Freiburg-Firmenlogo
Master / Diplom (Univ.) Bauingenieurwesen oder vergleichbar mit Schwerpunkt konstruktiver Ingenieurbau Regierungspräsidium Freiburg
Freiburg Zum Job 
Kromberg & Schubert Automotive GmbH & Co. KG-Firmenlogo
Qualitätsingenieur BMW (m/w/d) Kromberg & Schubert Automotive GmbH & Co. KG
Abensberg bei Regensburg Zum Job 
Knauf PFT GmbH & Co. KG-Firmenlogo
Betriebsleiter Baumaschinenfertigung (m/w/d) Knauf PFT GmbH & Co. KG
Iphofen Zum Job 
Fraunhofer-Gesellschaft-Firmenlogo
Architekt*in / Dipl.-Ingenieur*in - Vergabe von Bau- & Bauplanungsleistungen Fraunhofer-Gesellschaft
München Zum Job 
Die Autobahn GmbH des Bundes-Firmenlogo
Ingenieurin oder Ingenieur Verkehrsbehörde (w/m/d) Die Autobahn GmbH des Bundes
Bad Gandersheim, Hannover Zum Job 
Rittal-Firmenlogo
Prüfingenieur / Prüftechniker (m/w/d) Elektrotechnik Produktentwicklung Stromverteilung Rittal
Herborn Zum Job 
Niedersächsische Landgesellschaft mbH-Firmenlogo
Bauingenieur oder Architekt als Projektleiter im Agrar- und Spezialbau (m/w/d) Niedersächsische Landgesellschaft mbH
Lüneburg Zum Job 
Niedersächsische Landgesellschaft mbH-Firmenlogo
Bauingenieur oder Architekt als Projektmanager im Agrar- und Spezialbau (m/w/d) Niedersächsische Landgesellschaft mbH
Bremerhaven Zum Job 
Niedersächsische Landgesellschaft mbH-Firmenlogo
Bauingenieur Baulandentwicklung Tiefbau (m/w/d) Niedersächsische Landgesellschaft mbH
Osnabrück Zum Job 
Niedersächsische Landesbehörde für Straßenbau und Verkehr-Firmenlogo
Ingenieur (m/w/d) für die Prüfung von Planungen und Bauvorbereitungen im Bereich der kommunalen Straßenbauförderung Niedersächsische Landesbehörde für Straßenbau und Verkehr
Metropolregion Hannover / Braunschweig / Göttingen / Wolfsburg Zum Job 
Niedersächsische Landesbehörde für Straßenbau und Verkehr-Firmenlogo
Ingenieur (w/m/d) für die Prüfung von Planungen und Bauvorbereitungen im Bereich der kommunalen Straßenbauförderung Niedersächsische Landesbehörde für Straßenbau und Verkehr
Metropolregion Hannover / Braunschweig / Göttingen / Wolfsburg Zum Job 
Bühler GmbH-Firmenlogo
Automation Engineer (m/w/d) im Sondermaschinenbau für Süßwarenprodukte Bühler GmbH
Reichshof (bei Köln) Zum Job 
Niedersächsische Landesbehörde für Straßenbau und Verkehr-Firmenlogo
Bauingenieure (w/m/d) Niedersächsische Landesbehörde für Straßenbau und Verkehr
Hannover Zum Job 
Stadtwerke München GmbH-Firmenlogo
Senior Projektmanager*in Niederspannung (m/w/d) Stadtwerke München GmbH
München Zum Job 
Stadtwerke München GmbH-Firmenlogo
Strategische*r Einkäufer*in Anlagenbau (m/w/d) Stadtwerke München GmbH
München Zum Job 
Stadtwerke München GmbH-Firmenlogo
Projektleitung Fahrweg für Trambahnneubaustrecken (m/w/d) Stadtwerke München GmbH
München Zum Job 
Döhler Group-Firmenlogo
Project Engineer (m/f/d) Digital Transformation Döhler Group
Darmstadt Zum Job 

Eine Photovoltaikanlage kann abends und in der Nacht überhaupt keinen Strom erzeugen, die Sonne scheint auch nicht immer gleichmäßig. Und beim Wind gibt es auch mal eine lange Flaute. Und genau diese Schwankungen dürfen im deutschen Stromnetz nicht ankommen. Denn alle elektrischen Geräte hierzulande sind auf einen Wechselstrom von 50 Hertz ausgelegt. Dieser Wechselstrom muss zu jeder Stunde, egal ob am Tage oder bei Nacht, im Netz bereitstehen. Und das funktioniert nur dann, wenn das Stromangebot genau der Stromnachfrage entspricht. Ist das Angebot größer als die Nachfrage, steigt die Frequenz an, ist das Angebot geringer als die Nachfrage, sinkt die Frequenz ab.

Furcht vor einem Blackout

Heute erledigen diesen Job die großen Kohlekraftwerke. Sie stellen zuverlässig die immer gleiche Strommenge als Grundlast bereit, die Spitzen in der Nachfrage lassen sich dann leicht durch die kleineren Kraftwerke abdecken. In der Zukunft müssen diesen Job kleine, dezentrale Kraftwerke erledigen. Dass dies trotz der Warnungen der großen Energiekonzerne vor einem Blackout möglich ist, haben jetzt Forscher des Fraunhofer-Instituts für Windenergie und Energiesystemtechnik IWES in Kassel mit ihrem Forschungsprojekt Kombikraftwerk2 gezeigt. Dieses Kraftwerk bündelt die Energie vieler kleiner erneuerbarer Stromerzeuger und kann laut Fraunhofer ein großes konventionelles Kraftwerk reibungslos und ohne die gefürchteten Netzschwankungen ersetzen.

In der Modellregion Harz betreiben die IWES-Forscher seit 2011 ein virtuelles Kraftwerk. Sie haben dort 25 reale regenerative Anlagen mit einer Nennleistung von 120 Megawatt über das Internet und dazu als simulierte Speicher ein Pumpspeicherkraftwerk und Elektrofahrzeuge zusammengeschaltet. Das Ziel: Immer und zu jeder Zeit Wechselstrom von 50 Hertz mit der richtigen Spannung von 230 Volt ins Netz stellen zu können.

„Die Erneuerbaren müssen nicht nur genug Energie und Strom bereitstellen, sondern sie müssen auch die Netzdienstleistungen erfüllen. Das sind vor allem die Frequenz und die Spannungshaltung“, erklärt Kaspar Knorr, Leiter des Forschungsprojekts Kombikraftwerk2 am IWES. In ihrem virtuellen Kraftwerk arbeiten somit viele kleine Erzeuger zusammen. So lassen sich regionale Unterschiede bei Wind und Sonne durch regelbare Biogasanlagen ausgleichen.

Leitwarte im virtuellen Kraftwerk hat eine Doppelfunktion

In der Summe entsteht ein leistungsfähiges Netzwerk, das intern dezentral organisiert ist, aber an den Strombörsen wie ein großes Kraftwerk auftritt. Mit einer immerzu konstanten Frequenz von 50 Hertz. Die Leitwarte im virtuellen Kraftwerk hat zwei Aufgaben, damit das auch funktioniert. Sie verwaltet als Energieanlagenmanager alle 25 im virtuellen Kraftwerk zusammengeführten Anlagen. In der Praxis steuert die Leitwarte also die von den einzelnen Kraftwerken produzierte Menge Strom. Gleichzeitig tritt sie am Markt als Poolkoordinator auf und vermarktet die erzeugte Energie.

In einem Testzentrum des IWES’ in der Nähe von Kassel erproben die Forscher ein Kombikraftwerk. Dazu haben sie mehrere Photovoltaik-, Wind- und Biogasanlage zu einem Kombikraftwerk zusammengeschaltet.  Die einzelnen Anlagen lassen sie dabei nicht mit Volllast laufen, sondern lassen sie nur die Regelleistung liefern. So können sie bei höherer Nachfrage schnell und flexibel reagieren. Weht gerade eine steife Brise, verstellen sie den Winkel der Rotoren der Windanlagen und liefern so den benötigten Strom. Knallt gerade bei Flaute die Sonne, lassen sie mehr Strom der Solaranlagen in ihr Kombinetz. Und abends und des Nachts liefern die Biogasanlagen den notwendigen Strom.

Ein stabiles Stromnetz allein mit den Erneuerbaren ist machbar

„Schon heute können die Erneuerbaren durch ihren dezentralen Charakter und innovative Entwicklungen dazu beitragen, das Stromversorgungsystem zu stabilisieren“, betont Knorr. „Wir können mit dem Kombikraftwerk2 zeigen, vor welchen Veränderungen unsere Stromversorgung steht. Und wir demonstrieren, wie die Erneuerbaren diese Aufgabe meistern und auch in Zukunft für stabilen Strom sorgen können.“

Auf der Hannover Messe vom 8. bis 12. April 2013 in Halle 27 bekennen die IWES-Forscher Farbe und stellen ihr Kombikraftwerk2 den Besuchern vor. Insgesamt ist das Forschungsprojekt auf drei Jahre angelegt. Das Bundesumweltministerium fördert das Projekt mit rund 1,8 Millionen Euro. Dr. Kurt Rohrig, stellvertretender Leiter des IWES-Instituts, ist sich seiner Sache sicher: „Unser Praxistest wird zeigen, dass eine Vollversorgung mit Erneuerbaren Energien realistisch ist und dass auch bei Flaute nicht die Lichter ausgehen.“

Ein Beitrag von:

  • Detlef Stoller

    Detlef Stoller ist Diplom-Photoingenieur. Er ist Fachjournalist für Umweltfragen und schreibt für verschiedene Printmagazine, Online-Medien und TV-Formate.

Zu unseren Newslettern anmelden

Das Wichtigste immer im Blick: Mit unseren beiden Newslettern verpassen Sie keine News mehr aus der schönen neuen Technikwelt und erhalten Karrieretipps rund um Jobsuche & Bewerbung. Sie begeistert ein Thema mehr als das andere? Dann wählen Sie einfach Ihren kostenfreien Favoriten.