Auch Wind- und Solarparks können Regelleistung bereitstellen

Regelenergie gehört zu den wichtigsten Instrumenten, mit denen die Über­tragungs­netz­betreiber die Strom­ver­sorgung stabil halten: Sie gleichen kurz­zeitige Frequenz­schwankungen in den Netzen aus, indem sie mit Regel­energie Strom­erzeu­gung und -verbrauch wieder ins Gleich­gewicht bringen. Das geschieht bislang durch den Einsatz fossil befeuerter Kraft­werke. Das vom Fraun­hofer-Institut für Wind­energie und Energie­system­technik in Kassel hat zusammen mit Partnern im Forschungs­projekt „ReWP – Regel­leistung durch Wind- und Photo­voltaik­parks“ Werk­zeuge und Ver­fahren ent­wickelt, mit denen zukünftig auch Wind- und Solar­parks Regel­leistung bereit­stellen können.

Mit dem weiteren Ausbau der Wind- und Solarenergie ist angesichts des inter­mittie­renden Charakters dieser Quellen zu erwarten, dass Fluktua­tionen im Strom­netz zunehmen. Bei deren Aus­gleich sind künftig vor allem die erneuer­baren Energien gefordert. „Sie müssen schon allein deshalb Verant­wortung über­nehmen, weil wir uns von den fossilen Kraft­werken nach und nach verab­schieden werden“, erklärt Projekt­leiter Rein­hard Mackensen. Aller­dings fehlt es bis­lang an Werk­zeugen und Ver­fahren sowie Rahmen­bedin­gungen, mit denen Wind­räder und Solar­anlagen wirt­schaft­lich und zuver­lässig Regel­leistung erbringen können. Mit den in ReWP erarbei­teten Lösungen und Konzepten haben die Forscher diese Lücke nun geschlossen.

Wer mit Solar- oder Windenergie Regelleistung erbringen will, muss hohe Anforde­rungen an Genauig­keit und zeit­licher Auf­lösung der mög­lichen Ein­spei­sung erfüllen. Diese ent­spricht der Leistung, die die Anlagen ins Netz einge­speist hätten, wenn sie nicht vom Netz­betreiber abge­regelt worden wären. Die mög­liche Ein­speisung dient als Referenz­wert für die Vor­hal­tung und den Abruf von Regel­energie.

Im Rahmen von ReWP haben die Projektpartner nun ein Verfahren für die Bestim­mung der mög­lichen Ein­speisung von Solar­parks ent­wickelt, das den Vor­gaben für die Erbrin­gung von Regel­leistung gerecht wird. Ein solches Ver­fahren bildet die Grund­voraus­setzung für eine Teil­nahme dieser Erzeuger am Regel­leistungs­markt. Die Forscher haben ihr Schema in verschie­denen Konstel­la­tionen evalu­iert. „Dabei haben wir auch geprüft, welchen Ein­fluss die Koppelung von mehreren Solar­parks einer­seits sowie von Port­folien aus Wind- und Photo­voltaik­parks anderer­seits auf die Genauig­keit der möglichen Gesamt­ein­speisung hat“, erklärt Mackensen.

In einem zweiten Teilprojekt haben die Forscher risikobasierte Angebots­strategien für Pools von Wind- und Solar­parks – mit steuer­baren Erzeugern wie auch ohne – ent­wickelt, wie sie künftig am Regel­energie­markt teil­nehmen können. Die Betreiber solcher virtu­ellen Kraft­werke sind gefor­dert, das opti­male Gleich­gewicht zwischen Sicher­heit und Wirt­schaft­lich­keit zu finden: Sie müssen die Wind- und Photo­voltaik­anlagen im Pool so besichern, dass die ange­botene Regel­leistung tat­säch­lich zu jeder Zeit voll­ständig erbracht werden kann. Dabei gilt es, die anlagen­spezi­fischen Aus­fall­wahr­schein­lich­keiten zu berück­sich­tigen. Zugleich darf die Sicher­heits­reserve aber nicht zu groß sein, da sie die für ein Ange­bot zur Ver­fü­gung stehende Leistung mindert.

Die im Rahmen von ReWP entwickelten risikobasierten Angebots­strate­gien machen es nun möglich, die gegen­sätz­lichen Anfor­de­rungen Sicher­heit und Wirt­schaft­lich­keit genau aus­zu­tarieren. Probabi­lis­tische Prognosen stellen dabei sicher, dass die Risiken exakt kalku­liert werden können, um die optimale Strategie zu finden. „Das verbes­sert die Ertrags­chancen der Anbieter deut­lich“, sagt Mackensen.

Darüber hinaus haben die Forscher in einem dritten Teilprojekt von ReWP Lösungen für die Infor­ma­tions- und Kommu­ni­kations­technik virtu­eller Kraft­werke mit Solar- oder Wind­energie­anlagen ent­wickelt, die am Regel­energie­markt teil­nehmen sollen. Dabei standen die Sicher­heit, Geschwin­dig­keit und Stabi­lität der Daten­über­tragung im Vorder­grund. Zudem haben sie gene­rische Schnitt­stellen für die Kommuni­ka­tion mit den Netz­betrei­bern sowie für probabi­lis­tische Prog­nosen zur Angebots­erstel­lung ent­wickelt. Beson­deres Augen­merk lag hier auf der Daten­sicher­heit.

„Wir haben mit ReWP gezeigt, dass es prinzipiell möglich ist, auch mit gemischten Port­folien aus Wind- und Solar­parks Regel­leistung bereit zu stellen – nicht nur als Minuten­reserve, sondern auch als Sekundär­regel­leistung. Die Ergeb­nisse können nun vom Regu­lator und den Netz­betrei­bern auf­ge­griffen werden, um ent­spre­chende Richt­linien zu formu­lieren. Mit unserer Arbeit tragen wir wesent­lich dazu bei, dass das Regel­leistungs­potenzial der erneuer­baren Energien er­schlossen werden kann“, zieht Mackensen als Fazit.

Fh.-IWES / RK