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08. Nov. 17

Windstrom in passenden Dosen

Der britische Offshore-Windpark Burbo Bank wird bis Ende des Jahres um eine Batterie ergänzt. Allerdings nicht, um Energie zu speichern. Sondern um zur Stabilität des Stromnetzes beizutragen.

Seit zehn Jahren am Netz: Der Windpark Burbo Bank feierte im Oktober 2007 seine Inbetriebnahme, damals mit 25 Anlagen. Später wurde er um 32 erweitert.

Von Christoph Lindemann

Bis zu 80.000 britische Haushalte können die Windräder des Offshore-Windparks Burbo Bank mit regenerativ erzeugtem Strom versorgen. Installiert sind die mächtigen Anlagen rund sieben Kilometer vor der Küste in der Liverpool Bay. Auf hoher See stellt sich die Frage nach ausreichend Wind zum Betrieb nicht. Eher im Gegenteil: Bei zu steifer Brise kann es passieren, dass die Generatoren mehr Strom liefern, als das britische Stromnetz aufnehmen kann. Um die Netzfrequenz nicht zu gefährden, muss die Leistung der Windenergieanlagen in diesem Fall gedrosselt werden.

Wertvolle Energie geht dann verloren. Doch ein neues Batteriesystem soll das nun ändern.

Die Rechnung ist einfach: Es darf nie wesentlich mehr Strom im Versorgungsnetz sein, als auch tatsächlich verbraucht wird. Ansonsten kommt es zu Netzschwankungen, die sich negativ auf die Netzstabilität und auch auf die angeschlossenen Endgeräte auswirken.

Der britische Netzbetreiber hält die Frequenz, mit der die elektrische Energie durch die Leitungen fließt, bei konstant 50 Hertz (Hz). Diese Konstante ist sehr viel fragiler, als es klingt. Denn tatsächlich schwankt die Frequenz immer leicht über und unter 50 Hz.

Das ist in einem bestimmten Rahmen kein Problem. Wird allerdings plötzlich sehr viel mehr Energie geliefert, als verbraucht wird, ist die Netzstabilität in Gefahr. Dasselbe gilt, wenn die Haushalte plötzlich sehr viel mehr Energie verbrauchen, als ins Netz gespeist wird. Um das Netz stabil zu halten, müssen die Stromerzeuger je nach Situation flexibel weniger oder mehr Strom ins Netz leiten.

Die Batterie wird nicht auf See installiert, sondern an Land. Bevor der Strom ins Netz eingespeist wird, kann sie Lastspitzen abfedern.

Wind an Land und auf See spielt eine wichtige Rolle in der britischen Energiepolitik. Bis 2020 soll die Kapazität auf 31 Gigawatt steigen

Früher war es vergleichsweise einfach, das Netz stabil zu halten: Der Strom wurde von wenigen zentralen Kraftwerken produziert und ins Netz gespeist. Aufgrund von Nutzerprofilen ließ sich die benötigte Energiemenge einschätzen und die Kraftwerkskapazität entsprechend regulieren. Heute jedoch müssen die Netzbetreiber immer öfter eingreifen, um die Leitungen stabil zu halten.

Denn die Herausforderungen haben sich verschärft – weil Strom immer flexibler verbraucht wird, vor allem aber, weil sich der Kraftwerkspark wie fast überall in Europa auch in Großbritannien verändert. Schwankende Quellen wie Windkraft und Solarenergie liefern einen immer größeren Teil der Energie.

Durch intelligente Smarthome-Geräte werden Verbraucher in Zukunft voraussichtlich ihre benötigte Strommenge aktiv beeinflussen. Beispielsweise könnten Waschmaschine oder Trockner so gesteuert werden, dass sie erst bei ausreichend günstigem Strom angehen.

Die britische Regierung hat zudem im Sinne der CO2-Reduktion in der 2009 veröffentlichten Renewable Energy Strategy festgelegt, dass bis 2020 insgesamt 15 Prozent der gesamten, im Königreich verbrauchten Energie aus erneuerbaren Quellen stammen müssen. 2008 lag dieser Wert bei rund 2,3 Prozent. Unter anderem soll die Onshore- und Offshore-Windkraftleistung bis zum Jahr 2020 auf 31 Gigawatt steigen. 2013 erreichte sie 10,3 Gigawatt.

Gerade diese Quellen sind allerdings nur schwankend verfügbar – denn der Wind weht mal kräftig, mal weniger stark. Die erzeugte Strommenge orientiert sich dadurch an der Verfügbarkeit der regenerativen Energie und nicht länger an der verbrauchten Energiemenge. Wegen dieser Entkopplung von Erzeugung und Verbrauch entwickeln Netzbetreiber und Stromproduzenten kreative Lösungen, um das Netz intelligenter und die Einspeisemenge konstanter zu machen. Eine davon ist der Batteriespeicher des Windparks Burbo Bank.

Burbo Bank aus der Luft: Sieben Kilometer vor der Küste in der Liverpool Bay liefern 57 Windräder Strom für bis zu 80.000 Haushalte.

Die Batterie puffert die eingespeiste Energie ab. Auf diese Weise gibt sie kleine, aber wichtige Impulse für die Netzstabilität

Windenergie ist für eine regenerative und nachhaltige Energieversorgung ein wichtiger Teil der Lösung, nicht des Problems. Die Netzintegration muss jedoch verbessert werden. Die Batterie, die an den Windpark Burbo Bank angeschlossen wird, liefert die notwendige Flexibilität, um die Einbindung der Windkraftanlagen zu optimieren.

Dafür bietet sie zwei Megawattstunden Kapazität. Das erscheint bei den 90 Megawatt Leistung des Windparks  relativ klein. Die Planer haben die Größe der Batterie aber optimal auf ihre Aufgabe ausgelegt. Die Lithium-Ionen-Zellen im Inneren sollen nicht langfristig Energie speichern, sondern lediglich die erzeugte Energiemenge abpuffern und kleine Impulse für die Netzstabilität geben.

Installiert wird das System nicht auf hoher See, sondern auf dem Festland. Dort wird sie in die Onshore-Umspannstation der Burbo Bank Wind Farm im britischen Wallasey integriert.

Burbo Bank ist der erste Windpark des Betreibers Ørsted, ehemals Dong Energy, der mit einem solchen Batteriesystem ausgestattet wurde. Von Beginn an wird die Batterie einen wichtigen Frequenzgangdienst für die britischen Netzbetreiber übernehmen. Aus diesem Grund wurde beispielsweise auch die Lithium-Ionen-Technologie für die Speicherlösung gewählt.

Dieser Batterietyp hat seine Praxistauglichkeit in vielfältigen Alltagsanwendungen unter Beweis gestellt und steht inzwischen auch im größeren Versorgungsmaßstab zur Verfügung. Batterien sind aktuell die einzige ausgereifte Technologie, mit der sich eine Energiespeicherung in Form der Lösung am Windpark Burbo Bank realisieren lässt.

Noch handelt es sich um ein Pilotprojekt. Das System muss im laufenden Betrieb erprobt und weiterentwickelt werden

Trotz der wichtigen Funktion handelt es sich bei dem Batteriesystem um eine Pilotanlage, die ihre Wirksamkeit in der Praxis noch zeigen muss. Im laufenden Betrieb soll das System daher weiterentwickelt werden, um auch für andere Offshore Windparks eine praktikable Lösung darzustellen. Daneben werden auch weitere Möglichkeiten einer längeren Energiespeicherung erforscht – immer mit dem Ziel, die regenerative Energiequelle Wind kontrollierbarer zu machen.

Das Beispiel Burbo Bank zeigt die Innovationskraft, mit der sich das Netz intelligenter gestalten lässt. Die größere Intelligenz wird durch die zunehmende Dezentralität im Energiesystem, die größere Flexibilität beim Stromeinsatz und die damit verbundene Entkopplung von Energieerzeugung und Energieverbrauch erforderlich. Durch die stärkere Harmonisierung von Verbrauch und Erzeugung lässt sich die Netzstabilität steigern. Dazu ist nicht zwingend eine langfristige Speicherung großer Energiemengen notwendig. Manchmal reichen kleine Impulse – wie beim Batteriesystem am Offshore-Windpark Burbo Bank.

Volker Kühn
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