Damit das Licht nicht ausgeht

Mit der Ener­gie­wende droht ein insta­biles Strom­netz. Über­tra­gungs­netz­be­treiber benö­tigen daher drin­gend eine Lösung. MR entwi­ckelt mit Partner Omexom eine opti­mierte Tech­no­logie zur Stabi­li­sie­rung der Blind­leis­tung — so bleibt die Strom­ver­sor­gung auch in Zukunft bere­chenbar.


Es ist ein heißes Sommer-Wochen­ende im Jahr 2035. Viele Fami­lien sind draußen am See. Der Strand ist voll, Kinder springen von schwim­menden Holzin­seln. Die Sonne spie­gelt sich im Wasser. Keine Wolke ist am Himmel, aber ein ange­nehmer Wind kühlt die Haut. Solar­zellen und Wind­räder produ­zieren Energie en masse. Niemand am Strand macht sich Gedanken darüber, dass die Netz­span­nung gerade in kriti­sche Bereiche steigt.

In den Netz­leit­stellen der deut­schen System­ope­ra­toren herrscht hingegen Alarm­be­reit­schaft. Die Regel­re­serven sind ausge­schöpft, es droht die Notab­schal­tung einiger Energie-Erzeuger. Es kommt zu einer Über­las­tung und einige Menschen haben keinen Strom mehr, wenn sie nach Hause kommen. Ist das unsere Zukunft?

Kein stabiles Netz ohne Inno­va­tion

Nach der Reak­tor­ka­ta­strophe 2011 in Japan hat die Bundes­re­gie­rung die Beschleu­ni­gung der Ener­gie­wende beschlossen: Bis 2022 steigt Deutsch­land aus der Kern­energie aus, bis spätes­tens 2038 auch aus der Kohle­kraft. Durch die Abschal­tung der Kraft­werke mit ihren großen Gene­ra­toren wird der Netz­be­trieb jedoch anfäl­liger für Störungen und vor allem auf der Höchst- und Hoch­span­nungs­ebene verlieren die Über­tra­gungs­netz­be­treiber ein wich­tiges Vehikel, um die Span­nung in den Trans­port­lei­tungen stabil zu halten: die Blind­leis­tung. Sie wird nämlich über die Gene­ra­toren der Kraft­werke regu­liert. Fallen diese weg, muss drin­gend ein Ersatz her.

„Ohne Tech­no­lo­gien, die unsere Netze stabi­li­sieren, wären kriti­sche Situa­tionen künftig Alltag.“ Thomas Brückner, Rein­hausen Power Quality

Thomas Brückner vom Geschäfts­be­reich Power Quality (PQ) hat sich mit dem Problem einge­hend beschäf­tigt: „Aus Gesprä­chen mit Netz­be­trei­bern wissen wir, dass nach der Abschal­tung bestehender Kohle­kraft­werke erheb­liche Schwie­rig­keiten im Netz auftraten. Ohne Tech­no­lo­gien, die unsere Netze stabi­li­sieren, wären kriti­sche Situa­tionen künftig Alltag.“

MR Power Quality hat sich deshalb mit der Omexom Umspann­werke GmbH zusam­men­getan, um Netz­be­trei­bern eine Alter­na­tive zu bieten. Omexom entwi­ckelt Ener­gie­in­fra­struk­tur­anlagen für die Ener­gie­er­zeu­gung und -vertei­lung. Gemeinsam haben die beiden Partner eine bewährte Tech­no­logie opti­miert, die, wenn sie an den geeig­neten Netz­kno­ten­punkten plat­ziert wird, die Strom­ver­sor­gung stabi­li­siert: soge­nannte MSCDN-Anlagen.

So wirkt eine MSCDN-Anlage: Bei hoher Auslas­tung wird kapa­zi­tive Blind­leis­tung zur Span­nungs­stüt­zung bereit­ge­stellt. Bei geringer Last schützt die span­nungs­ab­hän­gige Zu- und Abschal­tung der Kompen­sa­ti­ons­an­lage vor Über­span­nungen.

MSCDN steht für Mecha­ni­cally Swit­ched Capa­citor with Damping Network. Die Anlage besteht aus einer mecha­nisch geschal­teten Konden­sa­tor­bank mit Dämp­fungs­netz­werk. Ihre Haupt­auf­gabe ist die Bereit­stel­lung von Blind­leis­tung zur Span­nungs­re­ge­lung. Wird mehr Strom aus dem Netz gezogen, als produ­ziert wird, weil zum Beispiel gerade Hundert­tau­sende ihr Auto an die Lade­säule anschließen, sinkt die Netz­span­nung. Wird mehr Energie produ­ziert, weil das Wetter ideal ist oder die Verbrau­cher gerade weniger benö­tigen, steigt die Span­nung — in beiden Fällen kann dies Störungen im Netz verur­sa­chen.

Die MSCDN-Anlagen verbes­sern die Span­nungs­qua­lität und dämpfen die Reso­nanzen im Netz wirksam. Die Heraus­for­de­rung für PQ und Omexom war es, die MSCDN-Anlage so zu opti­mieren, dass sie den strengen Anfor­de­rungen der vier Über­tra­gungs­netz­be­treiber genügt. Die knapp 36.000 Kilo­meter Höchst­span­nungs­lei­tungen, für die sie verant­wort­lich sind, bilden schließ­lich die Lebens­adern der Wirt­schaft. PQ und Omexom haben daher umfang­reiche Unter­su­chungen und Simu­la­tionen durch­ge­führt — auch unter Berück­sich­ti­gung künf­tiger Netz­ausbau-Szena­rien. Denn in den kommenden Jahren kommen im Über­tra­gungs­netz mehrere Tausend Kilo­meter hinzu.

Effi­zi­ente Anlage

Die Anlage hat ein kompaktes Design. Sie ist als C-Type-Filter­kreis mit geteilten Kapa­zi­täten und Dämp­fungs­wi­der­stand ausge­führt. Zusätz­lich kommen Dros­sel­spulen zum Einsatz, die so effi­zient gestaltet sind, dass sie nur geringe Verluste erzeugen. Die Anlage kann über einen spezi­ellen Leis­tungs­schalter phasense­lektiv akti­viert werden. Bei hoher Auslas­tung stellt sie eine kapa­zi­tive Blind­leis­tung bereit, bei geringer Last bietet sie Schutz vor Über­span­nung — was in vielen Situa­tionen bereits ausreicht. Für eine stufen­lose Rege­lung werden komplexe dyna­mi­sche Systeme wie der STATCOM (Strom­richter) sowie stati­sche Blind­leis­tungs­kom­pen­sa­toren (SVC) einge­setzt.

„Inzwi­schen haben sich viele Lösungen ergeben, mit denen die Versor­gung mit rege­ne­ra­tiver Energie auch ohne zentralen Erzeuger reali­sierbar ist.“ Volker Erfurth, Omexom

Mit der Imple­men­tie­rung der Anlagen wird Deutsch­land besser für die Verän­de­rungen gerüstet sein, die mit der Ener­gie­wende kommen. Selbst­ver­ständ­lich war das nicht. „Als es losging mit der rege­ne­ra­tiven Energie, haben alle Ener­gie­ver­sorger riesen­große Probleme gesehen und gesagt, dies sei in dieser Zeit­spanne nicht zu machen“, sagt Volker Erfurth von Omexom. „Inzwi­schen haben sich viele Lösungen ergeben, die dazu geführt haben, dass die Versor­gung mit rege­ne­ra­tiver Energie trotz der nicht konti­nu­ier­li­chen Liefe­rungen von zentralen Erzeu­gern aus reali­sierbar ist.“

Es muss noch reich­lich inves­tiert werden, zumal mehr Strom denn je benö­tigt wird— sei es durch Elek­tro­mo­bi­lität, den künftig stei­genden Bedarf an Wasser­stoff oder rechen­in­ten­sive Infor­ma­ti­ons­technik. Es muss also drin­gend gehan­delt werden. Erfurth sagt: „Aber ich bin opti­mis­tisch, dass tech­ni­sche Lösungen wie die MSCDN-Anlage ein dauer­haft stabiles Netz ermög­li­chen.“

Die Zusam­men­ar­beit der beiden Unter­nehmen ist somit ein wich­tiger Schritt in diese Rich­tung. Mehrere Anlagen sind bereits in Betrieb. Brückner ergänzt: „Uns allen ist es wichtig, dass wir einen wert­vollen Beitrag zur Ener­gie­wende, zum Klima­schutz und zur Netz­sta­bi­lität im deut­schen und damit auch im euro­päi­schen Verbund­system leisten.“ 2035 können die Menschen also beru­higt die Sonne genießen. 

REINHAUSEN INSIDE

Rein­hausen bietet kunden­spe­zi­fi­sche System­lö­sungen für die Bereit­stel­lung und die Erbrin­gung der Blind­leis­tung in Hoch- und Mittel­span­nungs­netzen, um eine zukunfts­ori­en­tierte Einbin­dung der dezen­tralen erneu­er­baren Ener­gien und die Ener­gie­wende zu ermög­li­chen. GRIDCON® MSCDN-Anlagen sind ein wesent­li­cher Baustein zur Bereit­stel­lung von stati­scher Blind­leis­tung und Reso­nanz­dämp­fung und dienen zur gestuften Blind­leis­tungs- und Span­nungs­re­ge­lung.


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T.Brueckner@reinhausen.com