Smart Grid Solar

Bayern ist mit 8,1 GWp Leistung führend im Ausbau der Photovoltaik und produziert zurzeit mehr Photovoltaikstrom als die gesamte USA (In Bayern stehen damit rund 10% der gesamten weltweit installierten Photovoltaik Kapazität!). Über 98 Prozent der Solarstromanlagen in Deutschland sind an das dezentrale Niederspannungsnetz angeschlossen, an ein Netz, das nicht auf diese Art der Erzeugung ausgelegt wurde.

Auf Grund der hohen Sonneneinstrahlung ist Bayern innerhalb Deutschlands prädestiniert, die Rolle des Vorreiters zu übernehmen, beim Ausbau, der Netzeinspeisung, aber auch bei der Forschung und Entwicklung. Um eine nachhaltige Versorgung auf Basis regenerativer Energien zu erzielen ist es wichtig, große Teile der Wertschöpfungskette und Komponenten in Bayern abzubilden.

Das Potential für einen weiteren Ausbau der Photovoltaik ist hoch. Erste, von der TU München durchgeführte Schätzungen ergeben eine deutschlandweit verfügbare Ausbaukapazität von zirka 150 - 200 GWp. (Dies entspricht zum Beispiel der Energieproduktion von etwa 15-25 mittelgroßen Kernkraftwerken, aber dieser Vergleich ist muss vorsichtig bewertet werden, da beide Erzeuger sehr unterschiedliche Erzeugungprofile und oder Umweltkonsequenzen aufweisen)

Photovoltaikstrom ist, so wie der Windstrom, angebotsabhängig, und kann daher nicht zur Grundlastsicherung herangezogen werden. Ein Ausbauszenario, bei dem Photovoltaikstrom 25% oder mehr des Strombedarfs deckt, lässt sich daher nur realisieren, wenn Möglichkeiten zur Erhöhung des Eigenverbrauchs und der Zwischenspeicherung des Photovoltaikstroms gefunden werden. Im ersten Schritt ist dies nötig, um die Netze zu stabilisieren. In einem zweiten Schritt müssen Speichermöglichkeiten entwickelt werden, um Photovoltaikstrom über längere Zeiträume zu speichern und damit grundlastfähig zu machen.

 

Ziel des Vorhabens ist, Methoden und Technologien zu entwickeln, mit denen der erneuerbare Stromanteil (und insbesondere der Photovoltaikstrom-Anteil) am bayerischen Erzeugungsmix erhöht und nachhaltig in eine Vollversorgung überführt werden kann. Dazu sind Fortschritte in folgenden Bereichen notwendig:

(1) Steuerung und Regelung des Stromnetzes durch kurzfristige dezentrale und zentrale Zwischenspeicher beziehungsweise durch Nutzung von intelligenten gesteuerten Verbrauchern und Erzeugern im Gesamtsystem:

In diesem Ziel wird erforscht, wie elektrische Speicher und intelligente Verbraucher zur Stabilisierung für den sicheren Betrieb des Stromnetzes auszulegen sind, um eine möglichst hohe Bedarfsdeckung zu erreichen. Im Detail liegt der Fokus hier auf den Mittel- und Niederspannungsnetzen, die durch die dezentrale Erzeugung der erneuerbaren Energien in einer Art und Weise belastet werden, für die ihre ursprünglichen Auslegung nicht vorgesehen war. Daher gilt es, Modelle sowie Steuerungs- und Regelverfahren zu entwickeln, die in den zu betrachtenden Netzebenen einen stabilen Betrieb ermöglichen, ohne die Netzkapazität signifikant auszubauen.

(2) Weiterentwicklung und Anpassung von Komponenten zur Unterstützung einer Netzstabilisierung im Nieder- und Mittelspannungsbereich

In diesem Ziel werden innovative Komponenten (Erzeuger, Netz und Verbraucher) erforscht, die eine optimierte Regelung von Netzen mit hohem Anteil von Solaranlagen ermöglichen. Im Gegensatz zu verschiedenen Projekten zur Netzautarkie steht hier aber nicht die vollständige Pufferung der erneuerbaren Energien im Vordergrund, sondern der vom Netzbetreiber gesteuerte optimale Betrieb eines Ortsnetztes vor allem im Niederspannungsbereich. Weiterhin werden alternative Möglichkeiten zur Stromspeicherung untersucht, zu denen unter anderem sowohl elektrochemische (Batterien) als auch chemische (Wasserstoff, energietragende Stoffe, …) Speichertechnologien zählen.

(3) Entwicklung von Simulations- und Optimierungsmodellen zur Begleitung und Vorhersage eines Volllastszenarios "erneuerbare Energieerzeugung 2050"

Basierend auf den unter (1) und (2) gewonnenen Daten soll ein realistisches Modell für die zukünftige Gestaltung von Ortsnetzen und Niederspannungsknoten entwickelt werden, das es den Verteilnetzbetreibern und der Politik gemeinsam ermöglicht, die regulativen und normativen Rahmenbedingungen für die Energiewende in Deutschland präziser vorherzusagen und zu gestalten. Dieses Modell geht sowohl von der aktuellen Situation aus, als auch von möglichen Szenarien der weiteren Entwicklung bis ins Jahr 2050.

Für weitere Informationen: www.smart-grid-solar.de

 

 

Ansprechpartner

DI. Michael Neswal
Erneuerbare Energien
Tel.: +49 9131 9398-185
E-Mail: Michael.Neswal@zae-bayern.de

Über das ZAE Bayern

Als eine der führenden Einrichtungen auf dem Gebiet der angewandten Energieforschung verbindet das Bayerische Zentrum für Angewandte Energieforschung (ZAE Bayern) exzellente Forschung mit exzellenter Umsetzung der Resultate in die wirtschaftliche Praxis. Hierzu bietet das ZAE seinen Partnern aus Wirtschaft und Wissenschaft ein breites Leistungsspektrum an, das sich von messtechnischen Dienstleistungen über Forschungs- und Entwicklungsaktivitäten bis zu kompletten Innovationspaketen erstreckt.

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