Im Projekt GFM Benchmark hat das Fraunhofer ISE im Auftrag der vier deutschen Übertragungsnetzbetreiber ein Testverfahren für netzbildende Wechselrichter erprobt und auf Geräte verschiedener Hersteller angewandt. Mit dem Projekt wollten die Forscher:innen einen umfassenden Überblick über die Marktreife netzbildender Wechselrichter schaffen. Zudem sollen die Projektergebnisse einen wichtigen Praxis-Check für neue nationale und europäische Prüfnormen liefern.

Die Ausgangslage ist, dass die von den Übertragungsnetzbetreibern geplanten vollintegrierten Netzkomponenten mit netzbildenden Eigenschaften den Bedarf an netzbildender Leistung nicht vollständig decken können. Daher müssen auch Kundenanlagen zur Stabilisierung des Stromnetzes beitragen. Sie sollen sich netzbildend verhalten, also dazu beitragen, eine Netzspannung mit stabiler Amplitude und Frequenz bereitzustellen. Doch was bedeutet das genau? In den letzten Jahren sind viele wissenschaftliche Untersuchungen und Veröffentlichungen dazu entstanden, zudem gibt es in einigen Ländern Netzbetreiber-Dokumente, die ein netzbildendes Verhalten beschreiben. Es existiert jedoch keine einheitliche Normung oder Definition, was Interpretationsspielräume offenlässt.

Daher entwarf das Team des Fraunhofer ISE im ersten Schritt des Projekts gemeinsam mit den Netzbetreibern 50Hertz Transmission GmbH, Transnet BW GmbH, Amprion GmbH und Tennet TSO GmbH ein Mess- und Bewertungsverfahren, in die Erkenntnisse aus Netzbetrieb und Forschung einflossen.

Große Unterschiede im netzbildenden Verhalten

„Wir wollten sehen, was die Hersteller unter Netzbildung verstehen und wie sie das bei der Programmierung ihrer Geräte umsetzen“, sagt Abteilungsleiter Sönke Rogalla vom Fraunhofer ISE. „Also haben wir sie eingeladen, ihre Geräte bei uns im Labor auf den Prüfstand zu stellen.“ Sieben Unternehmen sind dem Aufruf gefolgt und haben ihre Speicherumrichter, die ein Leistungsspektrum von einigen Kilowatt bis fünf Megawatt abdecken, nach dem neuen Prüfverfahren vermessen lassen. Sie stammten aus verschiedenen Ländern und befanden sich auf unterschiedlichen Technology Readiness Levels vom Piloten über den Prototyp bis zum Serienprodukt.

Mit den Tests untersuchten die Forschenden, welche Unterschiede die Geräte hinsichtlich der Netzbildung aufwiesen, indem sie diese im Labor verschiedenen Betriebszuständen aussetzten. Dabei haben die Forscher:innen neben dem Normalbetrieb vor allem kritische Netzsituationen nachgestellt, wie schnelle Frequenzänderungen, Kurzschlüsse oder Phasensprünge.

„Bei Anforderungen, die klar definiert sind, zeigten die Geräte ein ähnliches Verhalten. In anderen Fällen gaben es dagegen große Unterschiede, und bei fast jedem Gerät konnten wir den Herstellern Hinweise für Optimierungen mitgeben“, sagt Projektleiter Roland Singer vom Fraunhofer ISE. Die Bereitschaft und das Engagement der Hersteller, die Weiterentwicklung netzbildender Wechselrichter voranzubringen, sei groß.

Erprobte Testverfahren für netzbildende Wechselrichter essenziell für Markteinführung

Gleichzeitig konnten die Forscher:innen mit dem Projekt relevante Praxiserfahrungen beim Test netzbildendender Wechselrichter sammeln und die Testverfahren optimieren. Schon während der Projektphase sind wichtige Erkenntnisse in die laufende Normungsarbeit auf europäischer Ebene einflossen. Das Team des Fraunhofer ISE hat seine Expertise insbesondere in die Erstellung des VDE FNN-Hinweises »Netzbildende Eigenschaften« eingebracht. Dieser beschreibt die Anforderungen und die Nachweisführung für netzbildende Einheiten und wurde kürzlich veröffentlicht. Der Hinweis bildet die normative Grundlage für die Teilnahme am zukünftigen Markt für Momentanreserve, der ab Anfang 2026 startet und insbesondere für Batteriespeicher einen zusätzlichen interessanten Vergütungspfad darstellt.

Quelle: Fraunhofer ISE | solarserver.de © Solarthemen Media GmbH