ETH-Forschende lösen Knoten der Energiewende
Mit dem Wegfall von klassischen Grosskraftwerken wie AKW fehlt dem Stromnetz ein stabiler Taktgeber. ETH-Forschende haben eine Lösung gefunden.
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Die Lösung beruht auf einem Algorithmus, der die Netzfrequenz stabilisiert und gleichzeitig den Strom beschränkt.
Klassische Grosskraftwerke sorgen für einen stabilen Wechselstromtakt im europäischen Stromnetz. Forschende der ETH Zürich haben nun eine Lösung gefunden, damit Wind- und Solarkraftwerke übernehmen können – und die Energiewende möglich wird.
Die Schweiz und Europa im Sog der erneuerbaren Energien und der Abschaltung von Grosskraftwerken wie AKW – gerade Letzteres sorgt immer wieder für Ängste und Diskussionen. Wenn immer mehr Wind- und Solarkraftwerke ans Netz gehen, wird der Grosskraftwerkstrom unrentabel, gleichzeitig aber fehlt dem Stromnetz ein verlässlicher Taktgeber, weil Wind und Sonne nicht immer gleich viel Strom produzieren.
Stromtakt im Wandel: Herausforderung der Energiewende
Während bisher die Generatoren der klassischen Grosskraftwerke – der Wasser-, Kohle- und Atomkraftwerke – mit ihrer einfachen und trägen Mechanik das Netz stabil hielten, braucht es nun elektronisch gesteuerte sogenannte Wechselrichter. Diese vor Netzfehlern wie Spannungseinbrüchen und Kurzschlüssen zu schützen, ist nicht einfach. Die Gruppe von Florian Dörfler (grosses Bild), Professor für komplexe Regelungssysteme an der ETH Zürich, liefert dafür jetzt eine Lösung.
Mit neuen Algorithmen für eine intelligente Regelung ist es Dörflers Gruppe nun gelungen, die netzbildenden Wechselrichter auch bei einem Netzfehler weiterzubetreiben. Ein rigoroses Abschalten gibt es damit nicht mehr. Damit kann eine Windkraft- oder Photovoltaikanlage auch bei einem Netzfehler am Netz bleiben, weiterhin Strom liefern und so zur Stabilisierung der Netzfrequenz beitragen. Die Anlage kann so die Rolle übernehmen, die heute den klassischen Grosskraftwerken zukommt.
ETH-Algorithmen als Schlüssel zur Netzstabilität
Die Steuerung des Wechselrichters misst kontinuierlich die Netzparameter und passt den Wechselrichter über eine Rückkoppelungsschleife in Echtzeit daran an. Die ETH Zürich hat die neuen Algorithmen zum Patent angemeldet.
«Wir und andere forschen seit 15 Jahren auf diesem Gebiet», sagt Dörfler. «Unser Ansatz ist derzeit der beste, um das Problem zu lösen.» Die neuen Algorithmen tragen zur Stabilität des Stromnetzes bei, verringern das Risiko von Blackouts und ebnen den Weg von zentralen Grosskraftwerken hin zu einem dezentralen, flexiblen System kleinerer Kraftwerke, die erneuerbare Energie liefern. Damit könnten sie zu einem entscheidenden Baustein der Energiewende werden.