Forschungsprojekt zur Steigerung der Netzverträglichkeit von Offshore-Windenergieanlagen startet

Der Netzsimulator soll als mobile Testeinrichtung aktuelle sowie zukünftige Netzsystemdienstleistungen und elektrische Eigenschaften von Windenergieanlagen im Netzparallelbetrieb nachweisen. Damit kann die Netzverträglichkeit von sehr großen Windenergieanlagen mit einer Leistung von bis zu 20 MW geprüft und optimiert werden. Das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) fördert das Forschungsvorhaben mit 12,7 Mio. Euro.

Im Zuge der Umgestaltung des Stromnetzes werden die Erneuerbaren Energien immer weiter in die Systemdienstleistungen mit einbezogen und die Anforderungen an die elektrischen Eigenschaften der Erzeugungsanlagen für den Anschluss an das Netz stetig erhöht. Für eine beschleunigte Prüfung der elektrischen Eigenschaften von Windenergieanlagen stehen derzeit Prüfstände zur Verfügung, die eine realitätsnahe Prüfung unter reproduzierbaren Bedingungen in einem zeitlich definierten Rahmen ermöglichen. Die zukünftigen Anlagengrößen, insbesondere Offshore, erfordern aber eine Leistung größer 15 MW, die durch heutige Prüfstände nicht realisiert werden kann.

Der neue mobile Netzsimulator kann aber zukünftig für diese Prüfung unterschiedliche Netzverknüpfungspunkte und dynamische Netzevents direkt im Feld an Prototypen nachbilden. Neben Netzfehlern können mit der zu entwickelnden mobilen Testeinheit dynamische Frequenzänderungen zum Test der Wirkleistungseinspeisung der Anlage oder zur Untersuchung deren Auswirkung auf das Gesamtsystem getestet werden. Ebenso besteht die Möglichkeit, zukünftige Anforderungen wie beispielsweise Blackouts zum Test der Wiederherstellungsfähigkeit von Stromnetzen zu simulieren.

„Mit Mobil-Grid-CoP entwickelt das Fraunhofer IWES den weltweit größten Netzsimulator mit einer Leistung von 80 MVA. Dieser lässt sich einerseits nahtlos in unsere bestehende Testinfrastruktur des DyNaLab (Dynamic Nacelle Testing Laboratory) integrieren und kann andererseits auch im Freifeld eingesetzt werden. Zudem ist auch die Anbindung an das geplante Wasserstofftestfeld möglich“ fasst Prof. Jan Wenske, Stellvertretender Institutsleiter und Technischer Direktor Fraunhofer IWES, zusammen.

Zum Start des Projekts hat das Fraunhofer IWES das Projekt „Mobil-Grid-CoP“ einem internationalen Industriekreis vorgestellt. „Wir freuen uns sehr über die positive Resonanz und die konkreten technischen Anforderungen der Industrie, die wir in die Spezifikation der Prüfeinrichtung einfließen lassen“, sagt Torben Jersch, Abteilungsleiter Systemtechnik am Fraunhofer IWES.

„Der Mobile-Grid-CoP wird an einem Teststandort direkt an den Netzverknüpfungspunkt angeschlossen. Der 80 MVA Netzsimulator ermöglicht den Test von Prüflingen bis zu einer Leistung von 20 MW, sodass sogar die Vermessung eines gesamten Windparks oder eines Strings möglich ist. Zudem ist eine aktive Störaufklärung im Netzbetrieb möglich“, ergänzt Gesa Quistorf, Projektleiterin am Fraunhofer IWES. Das Projekt läuft über drei Jahre. Die Inbetriebnahme ist für Herbst 2022 geplant.

Das Fraunhofer IWES sichert Investitionen in technologische Weiterentwicklungen durch Validierung ab, verkürzt Innovationszyklen, beschleunigt Zertifizierungsvorgänge und erhöht die Planungsgenauigkeit durch innovative Messmethoden im Bereich der Windenergie. Derzeit sind rund 220 Wissenschaftler/-innen und Angestellte sowie mehr als 80 Studierende an fünf Standorten beschäftigt: Bremerhaven, Hannover, Bremen, Hamburg und Oldenburg.