Gamechanger: Bessere Software verhindert Blackouts
der Stromversorgung
Die Idee
Erneuerbare boomen: 2024 wurden so viele Wind- und Fotovoltaikanlagen installiert wie noch nie: 585 Gigawatt, die Leistung von 500 großen Atomkraftwerken, größtenteils aus China, aber auch die EU produziert immer mehr GrünsStrom, 2024 erstmals rund die Hälfte der Gesamterzeugung. Doch weil Wind und Sonne schwankend liefern, steigt die Belastung der Netze. Zwar ist der Grund des jüngsten Blackouts in Spanien und Portugal noch unklar. Es ist jedoch wahrscheinlich, dass ein plötzlicher Abfall von Kraftwerksleistung eine Rolle gespielt hat. Schweizer Wissenschaftler verfolgen nun eine pragmatische Lösung.
Die Köpfe
„Solche Probleme werden zunehmen“, glaubt Florian Dörfler, von der ETH Zürich. „In den nächsten 15 bis 20 Jahren werden die meisten konventionellen Kraftwerke vom Netz gehen.“ Sie haben bisher mit ihrer gut plan- und steuerbaren Leistung und trägen Massen in den Generatoren die Frequenz im Netz stabilisiert. „Diese Rolle müssen künftig Wechselrichter übernehmen“, sagt Dörfler. Der Associate Professor an der ETH hat mit dem Masterstudenten Maitraya Desai einen Algorithmus entwickelt, der auch bei Leistungsabfall die Frequenz im Netz stabil hält und damit Kettenreaktionen bis hin zu einem möglichen Blackout verhindert.
Die Umsetzung
Wechselrichter bekommen eine immer wichtigere Rolle im Netz: Sie verwandeln nicht nur Gleichstrom von Solarmodulen in Wechselstrom und speisen ihn im 50-Hertz-Rhythmus des Netzes ein, sondern passen auch die Frequenz von Wind- und Wasserkraftwerken an den 50-Hertz-Takt an. „Bisher schalten sich Wechselrichter bei Spannungsabfall oder Frequenzschwankung im Netz ab, um Schäden zu verhindern“, sagt Dörfler. Im Zweifel verstärken sie so eine Kettenreaktion, wie sie mutmaßlich in Spanien ablief.
Dörflers Algorithmen machen es nun möglich, dass Wind- und Solarkraftwerke auch bei Netzfehlern am Netz bleiben und weiter einspeisen können, „somit werden ihre Wechselrichter zum Stabilisator statt zum Risikofaktor in zunehmend auf Erneuerbaren basierenden Netzen“, so Dörfler. Das gelang dem ETH-Team, indem es Spannung und Frequenz erstmals separat steuert und im Zweifel der Frequenzstabilität Vorrang einräumt. Aktuell ist Dörfler in China, um seine Algorithmen dortigen Stromversorgern zu präsentieren. Auch mit Herstellern wie ABB, Siemens, Hitachi und GE sprechen die Schweizer bereits, um ihre Algorithmen in deren Produktentwicklung einzubringen.
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