Solaranlagen und Produkte der Vormonate:
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Das Kombikraftwerk: ein entscheidender Schritt zur Stromversorgung
aus 100 % erneuerbaren Energien
Erneuerbare Energien tragen in Deutschland bereits mit mehr als 14 Prozent zur Stromversorgung bei. Dass Windenergie-, Photovoltaik- und Bioenergieanlagen Strom aus Atom- und
Kohlekraftwerken ersetzen können, ist unstrittig. In welchem Umfang dies möglich ist, ist noch zu belegen. Der nächste konsequente Schritt ist also der Nachweis einer möglichen
Vollversorgung mit Strom aus erneuerbaren Quellen. Die Richtung gab das Symposium "Auf dem Weg zur Vollversorgung durch Erneuerbare Energien" vor. Es zeigte den aktuellen
Entwicklungsstand, erläuterte die mittelfristigen Pläne für 100 Prozent Strom aus erneuerbaren Energien und gab einen Ausblick auf 100 Prozent erneuerbare Energien zur Strom- und
Wärmeversorgung sowie für die Mobilität. Bereits bestehende Referenzprojekte wie das "Regenerative Kombikraftwerk" waren der Ausgangspunkt der Veranstaltung. Der Solarserver
präsentiert das wegweisende Projekt, das die Unternehmen Enercon GmbH, SolarWorld AG und Schmack Biogas AG gemeinsam mit dem Institut für Solare Energieversorgungstechnik (ISET)
der Universität Kassel umgesetzt haben, als "Solaranlage des Monats" im Januar 2008.
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Solar-Anlage des Monats als PDF-Dokument
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Das Kombikraftwerk besteht aus drei Windparks (12,6 MW), 20 Solarstromanlagen (5,5 MW), 4 Biogasanlagen (4,0 MW) und dem Pumpspeicher Goldisthal (Leistung: 1.060 MW; Speicher: 80
Stunden bzw. 8480 MWh). Bildquelle: www.kombikraftwerk.de
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Mit diesem Pilotprojekt demonstrierten die Beteiligten eindrucksvoll, dass erneuerbare Energien eine bedarfsgerechte Stromversorgung zu 100 Prozent sicherstellen können. "Das
Kombikraftwerk zeigt, dass erneuerbare Energien genug Strom liefern, jederzeit regelbar sind, im Verbund funktionieren und sich über das Netz ausgleichen“, kommentiert
Ulrich Schmack, Vorstandssprecher der Schmack Biogas AG. Das Gemeinschaftsprojekt von Schmack Biogas, SolarWorld und Enercon verknüpft 36 dezentrale Wind-, Wasser-, Solarstrom-
und Biogaskraftwerke so, dass sie rund um die Uhr und bei jedem Wetter jeden Strombedarf decken können, denn es nutzt die ungleich verteilten Energiepotenziale in allen Regionen
Deutschlands.
Regenerative Vollversorgung im Maßstab 1:10.000
"Das Kombikraftwerk deckt im Maßstab 1:10.000 den Strombedarf in Deutschland mit erneuerbaren Energien. Dieser Maßstab entspricht dem jährlichen Strombedarf einer Kleinstadt wie
Stade mit etwa 12.000 Haushalten. Das Kombikraftwerk zeigt so im Kleinen, was auch im Großen möglich ist: eine Vollversorgung durch Erneuerbare Energien", betont Frank H. Asbeck,
Vorstandsvorsitzender der SolarWorld AG.
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Intelligente Steuerung und exakte Wetterprognosen ermöglichen regenerative Stromversorgung rund um die Uhr. Bild: www.kombikraftwerk.de.
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Sichere Versorgung mit erneuerbaren Energien,
immer und überall
Das keinesfalls nur "virtuelle" Kraftwerk verknüpft und steuert 36 über ganz Deutschland verstreute Wind-, Solar-, Biomasse- und Wasserkraftanlagen. Es erwies sich als ebenso
zuverlässig und leistungsstark wie ein herkömmliches Großkraftwerk, denn es kombiniert die Vorteile der verschiedenen erneuerbaren Energien. Die Windenergieanlagen und Solarmodule
leisten je nach Verfügbarkeit von Wind und Sonne ihren Beitrag zur Stromerzeugung. Ausgleichend werden Biogas und Wasserkraft eingesetzt: Je nach Bedarf werden sie in Strom
umgewandelt, um kurzfristige Schwankungen auszugleichen oder sie werden vorübergehend gespeichert. Einer Vollversorgung mit erneuerbaren Energien steht damit technisch nichts im
Wege.
Pilotprojekt zur vollständigen Energiewende
Schmack Biogas, Solarworld und Enercon haben früh erkannt, dass eine verlässliche Stromversorgung nur vom Zusammenspiel der Erneuerbaren getragen werden kann. Das Konzept des
Kombikraftwerks beruht auf der Vernetzung und dem Ausgleich verschiedener Erneuerbare-Energien-Kraftwerke. In der Forschung ist das so genannte "Virtuelle Kraftwerk" bereits ein
Begriff. Das Kombikraftwerk ist jedoch mehr als eine Simulation: es ermöglicht die aktive Steuerung von EE-Kraftwerken im Echtbetrieb. Die Variation einzelner Rahmenbedingungen -
etwa des Strombedarfs oder des Windangebots - verändert unmittelbar das Zusammenspiel der vernetzten Anlagen. Das Projekt demonstriert so die Leistungsfähigkeit und die einfache
Regelbarkeit von erneuerbaren Energien. Gemeinsam gewährleisten sie eine bedarfsgerechte Stromversorgung. Die Funktion des regenerativen Kombikraftwerks lässt sich in zwei Stufen
unterteilen: die vorausschauende Steuerung und die Feinabstimmung.
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Windenergie und Biogasanlagen erzeugen drei Viertel des Stroms im Kombikraftwerk, Photovoltaikanlagen liefern den Rest. Fotos: Enercon; Schmack Biogas AG
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So funktioniert das Kombikraftwerk
Die elf Windenergieanlagen, vier Biogasanlagen und Blockheizkraftwerke (BHKW), zwanzig Photovoltaik-Anlagen sowie ein Pumpspeicherkraftwerk sind durch eine zentrale
Steuerungseinheit miteinander verbunden. Das Regenerative Kombikraftwerk passt sich dabei minutengenau an den tatsächlichen Bedarf an. Es deckt Bedarfsspitzen - etwa zur
Mittagszeit - und speichert in "ruhigen Zeiten" nicht benötigte Strommengen. Der tatsächliche Verlauf des Strombedarfs ist der zentrale Ausgangspunkt für alle
Kraftwerksfunktionen. Die Prognose des Strombedarfs, das so genannte Lastprofil, wird an die zentrale Steuerungseinheit übermittelt. Dort treffen auch die Prognosen über die
Leistung von Wind- und Solaranlagen ein. Der Deutsche Wetterdienst (DWD) stellt die Vorhersagen von Windstärken und Sonnenstunden zur Verfügung. In der zentralen Steuerungseinheit
werden diese Daten gegeneinander aufgerechnet. Wind- und Solarenergie können dem Strombedarf nicht exakt entsprechen, da das Angebot an Wind und Sonneneinstrahlung schwankt. So
entstehen Über- und Unterversorgungen, die ausgeglichen werden müssen, um Versorgungssicherheit und Netzstabilität zu gewährleisten.
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Nachgeführte Solarstromanlagen garantieren höchste Erträge. Foto: SolarWorld AG
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Anpassung an den tatsächlichen Strombedarf
Die zentrale Steuerungseinheit koordiniert die Anlagen des Kombikraftwerks so, dass sie gemeinsam bedarfsgerecht Strom produzieren. Produzieren Wind- und Solaranlagen alleine
nicht genügend Strom, muss zusätzliche Anlagenleistung beigesteuert werden. Sie stammt aus zwei Quellen: Zum einen werden Blockheizkraftwerke (BHKW) eingesetzt, die aus Biogas
Strom und Wärme produzieren. Da Biogas gespeichert werden kann ist, steht diese Stromquelle ganz nach Bedarf zur Verfügung. Zum anderen kann Energie direkt in einem
Pumpspeicherkraftwerk zwischengespeichert und schnell wieder zur Verfügung gestellt werden. Wird Strom benötigt, fließt Wasser aus einem höher gelegenen Speicherbecken nach unten
und treibt einen Generator an. Bei Stromüberschuss wird Wasser durch Rohrleitungen zurück in das Speicherbecken gepumpt. Die Vorhersage des Leistungsbedarfs ermöglicht es,
rechtzeitig Fahrpläne für die Steuerung der Blockheizkraftwerke und der Speichersysteme aufzustellen. Übersteigt die Stromproduktion von Wind- und Solaranlagen den Bedarf, wird
die überschüssige Energie für das Auffüllen des Pumpspeichers genutzt. Der Strom kann auch exportiert oder zum Antrieb von Elektroautos genutzt werden. In Ausnahmefällen können
die Wind- und Solaranlagen gedrosselt werden - dann blieben jedoch vorhandene Energiepotenziale ungenutzt.
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Funktionsprinzip des Regenerativen Kombikraftwerks, 1. Stufe: vorausschauende Steuerung. Bild: www.kombikraftwerk.de.
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Feinabstimmung mit exakten Messwerten
Die genaue Vorhersage der Leistung der beteiligten Kraftwerke erlaubt es, für das Kombikraftwerk vorausschauend grundlegende Steuerungsmuster festzulegen. Dennoch besteht bei der
realen Einspeisung noch Ausgleichsbedarf. Trotz exakter Wettervorhersagen weichen die tatsächliche Einspeiseleistung und der Strombedarf in der Regel geringfügig ab. Hier ist die
Feinabstimmung der zentralen Steuerungseinheit gefragt. Sie passt die Leistung des Kombikraftwerks mit den tatsächlichen Messwerten an den ursprünglichen Fahrplan an.
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Funktionsprinzip des regenerativen Kombikraftwerks,2. Stufe: Feinabstimmung. Bild: www.kombikraftwerk.de.
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Wenn das vorhandene Stromangebot nicht ausreicht, setzen die Biogasanlagen/BHKW und der Speicher ihre freigehaltenen Kapazitäten ein. Die Steuerungszentrale erhält kontinuierlich
Daten zur momentanen Leistung aller beteiligten Kraftwerke und fordert bei Bedarf zusätzliche Leistung an. Damit deckt das regenerative Kombikraftwerk den Strombedarf zeitnah und
vollständig aus erneuerbaren Energien. Gerade der Biogasnutzung kommt eine zentrale Rolle bei der Steuerung des Kombikraftwerks zu: Biogas deckt die Spitzenlast und gleicht die
natürlichen Schwankungen von Wind- und Solarenergie aus.
Bundeswirtschaftsminister Michael Glos: Innovative Lösungen wie das Kombikraftwerk in der EEG-Novelle berücksichtigen
Wind und Sonne sind nicht zu beeinflussen. Deshalb kommt den aus allen Regionen Deutschlands vernetzten Wind-, Solar- und Biogasanlagen eine große Bedeutung zu. "Die dezentrale
Vernetzung erlaubt es, die Wind-, Solar- und Biogasanlagen wie ein herkömmliches Großkraftwerk zu steuern und den wechselhaften Energiebedarf Deutschlands zu decken", erläutert
Kurt Rohrig vom ISET die zentrale Steuerungseinheit des Kombikraftwerks.
Lobende Worte für das Kombikraftwerk fand auch Bundeswirtschaftsminister Michael Glos: "Das Demonstrationsprojekt zeigt, dass ein virtuelles Kombikraftwerk die Möglichkeit bietet,
durch die gemeinsame Regelung kleinerer, dezentraler Energieerzeuger Energie wie ein herkömmliches Großkraftwerk bereitzustellen." Der Einsatz intelligenter Steuerungs- und
Regeltechnik erlaube die Zusammenschaltung von dezentralen Wind- und Solaranlagen mit Biogas- und Wasserkraftanlagen, so dass die unstetige Windstromeinspeisung kompensiert werden
kann. Glos sprach sich dafür aus, solche Lösungen weiter zu entwickeln, um die notwendige Netzstabilität auch bei steigender Stromeinspeisung aus Wind- und Solaranlagen zu
gewährleisten. "Wir müssen u. a. im Rahmen der kommenden Erneuerbare-Energien-Gesetz-Novelle die richtigen Anreize setzen, damit solche Lösungen nicht im Stadium des
Demonstrationsprojekts verharren, sondern in Zukunft realisiert werden, weil sie die wirtschaftlich effizienteste Nutzung erneuerbarer Energien darstellen", sagte der Minister.
Bislang sieht das EEG jedoch keine lastabhängige Vergütung vor. Ein Bonus für den "stetigen Strom" könnte Anreize schaffen, weitere Kombikraftwerke zu realisieren und der
dezentralen Stromproduktion aus erneuerbaren Energiequellen einen Schub geben. Hier ist die Politik gefragt.
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Ulrich Schmack, Andreas Düser und Frank H. Asbek präsentierten das Kombikraftwerk am 9. Oktober 2007der Öffentlichkeit. Das Business Institute Solar Strategy (BISS), die Sunbeam
GmbH, der Deutsche Wetterdienst (DWD), die SMA Technologie AG, die Stadtwerke Schwäbisch Hall GmbH und Tauber Solar unterstützen das Projekt.Foto: "deutschland hat unendlich viel
energie
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Weitere Informationen zu 100 % erneuerbare Energien:
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Informationen und Bilder: Informationskampagne für Erneuerbare Energien. "deutschland hat unendlich viel energie". Redaktion Solarserver: Rolf Hug
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Die Solarbranche entwickelt und produziert ständig neue Lösungen zur Nutzung der Sonnenenergie. Der Solarserver präsentiert diese Innovationen in der Rubrik:
Neue Solar-Produkte
Wir wollen unser Produkt auf dem Solarserver vorstellen
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