Energieversorgung Dresdner Forscher machen Stromnetz der Zukunft stabil
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Für unser Stromnetz ist die Energiewende eine große Herausforderung. Bislang werden Schwankungen in großen, zentralen Kraftwerken abgefedert. Ein Forschungsteam der TU Dresden hat eine andere Lösung gefunden.
Unser Stromnetz ist ein hoch komplexes System: Bisher ist es so, dass die zentralen Kraftwerke nicht nur den Großteil des Stroms einspeisen. Sie sorgen auch dafür, dass das Netz jederzeit stabil bleibt, erläutert der Elektrotechnik-Ingenieur Jonas Kienast von der Technischen Universität Dresden: "Wenn jetzt ein Leistungsungleichgewicht im Netz ist, muss die Energieproduktion gesteigert werden. Für genau diesen Moment, in dem die Leistung im Netz zu wenig ist, kann diese fehlende Leistung aus der rotierenden Energie der Generatoren der großen Kraftwerke entnommen werden." Damit wird genau der Moment abgefedert, in dem die Verbraucher mehr Strom aus dem Netz entnehmen als gerade eingespeist wird.
Wie kann das Stromnetz stabil gehalten werden?
Aber wie kann das Netz in Zukunft stabil gehalten werden, wenn die Kraftwerke abgeschaltet sind? Man könnte zum Beispiel nur die Turbinen weiter betreiben, sagen die TU-Forscher. Doch das sei teuer, aufwändig und unflexibel, denn die Turbinen funktionieren nur gemeinsam mit den Generatoren der Kraftwerke. Trotzdem sehen sie im Prinzip der rotierenden Maschinen die Lösung des Energiewende-Problems: Energie, die in rotierenden Scheiben gespeichert wird, soll das Stromnetz auch künftig stabil halten. Und zwar in Form von ARESS - kurz für "Asynchroner Rotierender Energie-System-Stabilisator". Die Anlage haben die Forscher gemeinsam mit Partnern aus Wissenschaft und Industrie entwickelt. Sie besteht aus einem Generator, einem sogenannten Umwandler und einem großen Schwungrad, erläutert Kienast. "Eine sehr große, massive Scheibe mit einem Durchmesser von einigen Metern. Wenn man die beschleunigt und wenn sich das dreht, kann man das abbremsen. Die Energie, die dabei entsteht, lässt sich dem Netz zu Gute führen." Die Anlage komme ganz ohne Turbinen aus, sei einfach aufgebaut, so die Forscher und sie sei flexibel skalierbar, lasse sich also dem Bedarf anpassen.
Wann soll die Anlage einspringen?
Ob die neue Technologie auch in der Praxis so funktioniert, wie die Elektrotechniker sich erhoffen, muss sich noch zeigen. Ihre Partner bauen derzeit an den großen Komponenten für eine Pilotanlage.
In Dresden wird noch vor Weihnachten ein sogenannter Demonstrator erwartet, eine ARESS-Anlage, die in das Labor der Forscher passt. Damit testen sie ihre eigens entwickelten Regelalgorithmen, erläutert Dr. E. Nicol Hildebrand: "Wir müssen mit dem Demonstrator zunächst nachweisen, dass alle Fehler oder Zustände, die im Elektroenergieversorgungsnetz auftreten können, durch diese Anlage gemeistert werden. Das heißt, dass wir in jedem Falle die entsprechende, benötigte Leistung bzw. Energie zur Verfügung stellen können. Zum Beispiel muss die Anlage bei Kurzschlüssen, wenn die Frequenz schwankt oder die Spannung im Netz zusammenbricht, reagieren. Klappt das, soll so bald wie möglich eine große Pilotanlage entstehen.
Und die Zeit drängt: Spätestens 2030 werden die großen Kraftwerke abgeschaltet, dann muss eine Alternative etabliert sein. TU Dresden-Forscher Hildebrand ist optimistisch. Er glaubt, dass das System bis dahin längst einsatzfähig ist.
Eulenspiegel am 10.12.2021
Hallo Karl
Ich glaube sie haben den Beitrag falsch verstanden. Das Schwungrad soll nicht zur Stromerzeugung eingesetzt werden sondern zur Netzstabilisierung.
Sie vergessen auch ganz seit fast einem Jahr ist das erste Unterseekabel nach Norwegen in Betrieb. Norwegen hat sein Strom schon immer aus Wasserkraft erzeugt. Mit diesem ersten U. Kabel stellt uns Norwegen eine stattliche Kapazität an Wasserspeicherkraftwerken zur Verfügung. Somit sind wir schon Heute in der Lage Sonnenenergie mitten in der Nacht und Windenergie bei totaler flaute zu nuten.
Karl.Michael am 10.12.2021
Eine Schwungmasse zur Energiegewinnung einzusetzen ist nichts neues.
Schwankungen im Netz können so leicht überbrückt werden.
Das Problem, wenn nur Sonne und Wind zur Gewinnung eingesetzt werden ist: Sonne liefert vom 21.03. bis 21.09 dreiviertel ihrer Jahresenergie auf Deutschland. Danach ist es mau.
Bei Wind kann es ebenfalls zu völligem Stillstand kommen.
Der tägliche Strombedarfs liegt im Jahresschnitt bei mehr als 1,5 Mrd.Kwh.
Diese Menge Strom muss erst einmal in Form von Bewegungsenergie in Rotation gebracht werden.
Es lässt sich Strom in vielfacher Art, auch Wärme, Lageenerie speichern, mit Geld lassen sich Insellösungen für Haus oder Ort, Fabriken aufbauen.
Aber Lösungen für ein ganzes Land sind schwierig.
nasowasaberauch am 10.12.2021
Es ist noch ein weiter Weg vom Demonstrator mit seinem Algorythmus bis zur praxistauglichen Asynchronmaschine, die je nach Bedarf entweder beschleunigt oder abgebremst wird und wieviel solcher rotierenden Speicher werden benötigt. Das klingt immer alles schön einfach, aber die eventuelle Lösung steckt noch in den Kinderschuhen. Realistisch ist der Kohleausstieg frühestens 2038, wenn Gaskraftwerke nicht die Lücke schließen und den ersten Härtetest erleben wir mit der Abschaltung der Kernkraft 2023. Schritt für Schritt solide und nicht ideologisches Gestolpere wäre zu wünschen.