Anlass und Ziele
Entwicklung und Praxistest von innovativen Konzepten für die Verteilnetze der Zukunft.
Projektbeschreibung
Nachdem deutschlandweit alle Versorgungsaufgaben bis zum Jahr 2030 untersucht worden waren, haben wir uns für die Eifel als idealem Testlabor für den Praxistest von innovativen Lösungen zur Netzintegration regenerativer Erzeugung entschieden, da hier ein Ausbaugrad regenerativer Erzeugung erreicht ist, den andere Regionen erst noch erreichen werden.
In der Modellregion Smart Country liegt die Einspeisung aus erneuerbaren Energien mit über 52,3 Megawatt deutlich über der Jahreshöchstlast von 3 Megawatt. Die dünne Besiedelung in dem rund 178 Quadratkilometer großen Testgebiet von 30 Einwohnern je Quadratkilometer bedeutet große Leitungslängen bei geringer Anschlussdichte. Bis 2030 wird ein weiterer Zubau an regenerativer Erzeugung in der Größenordnung der aktuellen Einspeisung erwartet.
Die untersuchten und simulierten Netzlösungen lassen sich in 4 Gruppen zusammenfassen. Zu allen Gruppen sind innovative Lösungen in der Praxis realisiert, die teilweise schon zum Stand der Technik geworden sind oder den Schritt vom Prototyp zur Serienfertigung mit den Erfahrungen aus dem Testbetrieb im Smart Country geschafft haben. Beispiele für realisierte Lösungen sind: Weitbereichsregelung, Biogasspeicher, Niederspannungsregler (regelbare Ortsnetzstation), Mittelspannungsregler und neuartige Netzstrukturen mit Pausenschaltern
1 - Ergebnisse Informations- und Kommunikationstechnik (IKT)
Erfassung, Auswertung der Spannungswerte und Gegensteuerung innerhalb der Mittel- und Niederspannungsnetze
> Zur Erfassung stark schwankender Energieströme in einem Netzgebiet reicht bloß eine Messung am Anfang des Leitungsabgangs oft nicht aus.
> Durch den Einbau einiger weit entfernter Messsensoren im Netzgebiet kann die Spannung besser stabilisiert werden und es können mehr regenerative Erzeugungsanlagen angeschlossen werden (Durchschnittliche Reduktion der Spannungsschwankungen 30 %).
> Das Konzept der Weitbereichsregelung ist aufgrund der sehr positiven Testergebnisse bereits für den regulären Einsatz in der Praxis freigegeben.
2 - Ergebnisse Biogasanlage mit Speicher als Puffer
Das gespeicherte Methan wird immer dann zur zusätzlichen Stromproduktion eingesetzt, wenn nicht genug Wind- und Sonnenstrom zur Verfügung steht.
> Der Biogasspeicher hat einen Wirkungsgrad von über 98 Prozent und bietet die gleiche Funktionalität wie ein Pumpspeicherkraftwerk.
> Der Ausbau zum virtuellen Stromspeicher erfolgt mit innovativer Steuerungstechnik.
> Benachbarte Biogasanlagen können zu einem virtuellen Stromgroßspeicher verknüpft werden.
> Biogasanlagen sind meist dort, wo sich auch andere regenerative Erzeugung befindet, welche somit nahe der Erzeugung gespeichert werden kann.
3 - Ergebnisse Spannungsregler
Im Modellprojekt werden Spannungsregler auf Halbleiterbasis getestet, die kontinuierlich die Einhaltung eines Sollwertes regeln. Zum Einsatz kommt damit eine innovative Technologie, wie sie beispielsweise auch in Handys oder PCs genutzt wird.
> Spannungsregler erweitern die Nutzungsmöglichkeiten bestehender Verteilnetze zur Aufnahme von mehr regenerativer Erzeugung.
> Die verwendete Halbleitertechnologie arbeitet auch unter extremen Bedingungen zuverlässig.
> Die Aufstellung in Standard-Containern und die Einbindung ins Netz sind in vielen Fällen günstiger, als neue Kabel zu verlegen.
> Untersuchungen zur Installation weiterer Spannungsregler laufen derzeit bei RWE
4 - Ergebnisse Starke Kabelstrecken
Dazu wurden strahlenförmig von einer 110-Kilovolt-Umspannanlage ausgehend querschnittsstarke Kabel verlegt, die einige Kilometer in die versorgte Region reichen. Optional können Hochtemperaturleistungsseile (HTLS) mit einem Carbonkern in einer speziellen Aluminiumlegierung in der Hochspannung eingesetzt werden.
> Der Ausbau von Leitungsverbindungen bildet in Verbindung mit anderen innovativen Netzkonzepten ein Rückgrat der Energiewende.
> Starke Kabelstrecken plus Spannungsregler bedeuten weniger Leitungslänge in der Mittelspannung für mehr regenerative Erzeugung.
> Der Austausch konventioneller Leiterseile durch HTLS-Lösungen hilft, Neubauten kompletter Leitungen in der Hochspannung zu vermeiden.
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