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15. Jun. 18

Schnee liegt über dem Stromspeicher Lem Kær in der Nähe von Hvide Sande an der dänischen Westküste. Die frostigen Temperaturen sind aber kein Problem: Die Anlage arbeitet selbst bei minus 40 Grad noch.

Wind und Sonne plus Speicher: Der Mix macht's

Ingenieure entwickeln effiziente und flexible Lösungen für erneuerbare Energien: Drei Beispiele dafür, wie clevere Kombinationen aus Speichern und Wind- oder Solarenergie die Energiewende vorantreiben.

Von Mareike Redder

Erneuerbare Energien nehmen weltweit eine immer größere Rolle bei der Stromerzeugung ein. Ohne regenerative Energiequellen und die Abwendung von fossilen Brennstoffen sind die Klimaziele nicht zu erreichen. 539.000 Megawatt Leistung waren laut dem Weltwindenergieverband GWEC 2017 bereits durch Windräder installiert – und das Potenzial dieser nachhaltigen und klimafreundlichen Technologie ist noch lange nicht erschöpft.

Daher wird schon seit einiger Zeit daran gearbeitet, effiziente und flexible Lösungen für erneuerbare Energien zu entwickeln, die die Energiewende beschleunigen sollen.

Erneuerbare Hybridlösungen scheinen hier vielversprechend, denn sie kombinieren unterschiedliche Technologien der Energiegewinnung mit der -speicherung. So ermöglichen sie nicht nur die effizientere Auslastung der Anlagen, sondern geben den Betreibern gleichzeitig die Möglichkeit, die Produktion stärker an den Verbrauch beziehungsweise an die Vergütung anzupassen. Eine derart flexible Energieerzeugung und Einspeisung in das Stromnetz sichert den Projektbetreibern auch bei einem schwankenden Strommarkt gleichbleibend hohe Einnahmen.

Ingenieure und Wissenschaftler forschen deshalb intensiv an erneuerbaren Hybridlösungen, in denen ein Windpark durch einen Großspeicher ergänzt oder sogar mit Solarenergie kombiniert wird. Wie ausgereift diese Technologien bereits sind, zeigen die folgenden drei Beispiele unterschiedlicher Hybridprojekte.

Schnee liegt über dem Stromspeicher Lem Kær in der Nähe von Hvide Sande an der dänischen Westküste. Die frostigen Temperaturen sind aber kein Problem: Die Anlage arbeitet selbst bei minus 40 Grad noch.

1. Wind-Speicher-Hybrid am Beispiel Lem Kær

Das Hybridkraftwerk Lem Kær im Westen Dänemarks wurde 2012 installiert. Ein Zwölf-Megawatt-Windpark, bestehend aus vier Turbinen des Typs V112 3.0 MW der Marke Vestas, wurde hier um zwei unterschiedliche Batteriespeicher von AltairNano und A123 Systems ergänzt.

Das Projekt ist das erste seiner Art, das einen Großbatteriespeicher mit einem Windpark kombiniert. Es ist an das dänische Versorgungsnetz angeschlossen.

  • Speicher
    Das US-amerikanische Forschungsunternehmen AltairNano installierte das ALTI-ESS Lithium-Titanat-Batteriesystem (1,2 Megawatt/ 300 Kilowattstunden), dessen Größe mit der eines Güterwaggons vergleichbar ist. Diese Technologie zeichnet sich durch ihre Schnellladefähigkeit und Temperaturunabhängigkeit über einen Einsatzbereich von minus 40 Grad bis plus 55 Grad aus. Das zweite Batteriesystem, ebenfalls ein Lithium-Ionen-System, stammt von dem chinesischen Hersteller A123 Systems und verfügt über eine Leistung von 0,4 Megawatt, bei einer Kapazität von 100 Kilowattstunden.
  • Windenergieanlagen
    Die vier verbauten Windenergieanlagen des Typs Vestas V112 3.0 MW haben eine Gesamtleistung von zwölf Megawatt. Die Rotorblätter haben eine Spannweite von 54,6 Metern, dank optimal abgestimmtem Drehzahlverhältnis von Rotor zu Generator eignen sich die Windenergieanlagen besonders für den Einsatz in Gebieten mit niedrigen und mittleren Windgeschwindigkeiten. Der verbaute Vollumrichter sorgt außerdem dafür, dass die Anlage an nahezu alle Betriebsbedingungen und Netzanforderungen angepasst werden kann.

Griechenland ist reich an Wind und Sonne. Ideale Voraussetzungen für das Hybridkraftwerk Louzes, das seit 2012 beide Quellen zur Stromerzeugung nutzt.

2. Wind-Solar-Hybrid am Beispiel Louzes

Das griechische Kraftwerk Louzes Wind & Solar wurde 2012 in Betrieb genommen und kombiniert 24 Megawatt Wind mit einem Megawatt Solarstrom. Vestas stellte hier neben zwölf Turbinen des Typs V80-MW, die bereits seit 2008 im Windpark installiert waren, auch sein Online SCADA-System zur Verfügung.

  • Windenergieanlagen
    Zwölf Turbinen des Typs V80-2.0 MW von Vestas kommen im Wind-Solar-Kombinationskraftwerk zum Einsatz. Der Windpark, der von dem griechischen Unternehmen Terna Energy seit 2008 betrieben wird, liefert insgesamt 24 Megawatt Leistung. Die Turbinen sind auf hohe Windgeschwindigkeiten ausgelegt und zeichnen sich laut Hersteller durch eine hohe Produktivität aus. Der eingebaute Konverter sorgt für eine stabile Einspeisung der Leistung in das Netz und kann auch die Geräuschemissionen deutlich reduzieren – je nach Anforderung des Standorts.

  • Solaranlage
    Anfang 2012 installierte Windparkbetreiber Terna Energy in der Nähe von Nafpaktos in Griechenland ein Ein-Megawatt-Solarkraftwerk, das über das bestehende Stromverteilungsnetz des Windparks an das Umspannwerk angeschlossen ist. Lokale Netzanforderungen machten es schließlich für den Betreiber nötig, die Steuerung und Kontrolle des Solarkraftwerks ferngesteuert zu regeln. Kurzerhand wurde Vestas Greece damit beauftragt, eine gemeinsame Lösung zu finden. Dabei kam ein individualisiertes SCADA-Systemheraus, das die Steuerung und Regulierung zweier unterschiedlicher Systeme in einer Plattform integriert und erstmals für die aktive Leistungsregelung eines Wind- und Solarkombinationskraftwerks genutzt wurde.
Auch in Australien setzt der dänische Windradbauer auf Hybridlösungen: Der Kennedy-Energy-Park soll Ende des Jahres in Betrieb gehen und Windkraft mit Solarenergie kombinieren.

3. Wind-Solar-Speicher-Projekt der Zukunft: Kennedy Energy Park

Das neueste Projekt des Anlagenherstellers heißt Kennedy Energy Park. Es soll Ende 2018 in Flinders Shire, Queensland, Australien mit einer Leistung von 60,2 Megawatt in Betrieb gehen. Es ist das weltweit erste netzgekoppelte Wind-, Solar- und Batteriespeicherprojekt.

Im Kennedy Energy Park werden 43,2 Megawatt durch Vestasturbinen des Typs V136-3.45 MW realisiert, 15 Megawatt durch Solaranlagen von Jinko Solar, die der Sonne nachgeführt werden, sowie einen Wechselrichter von SMA Solar. Der Lithium-Ionen-Batteriespeicher stammt von Tesla und hat eine Leistung von zwei Megawatt und eine Speicherkapazität von vier Megawattstunden.

Gesteuert werden alle Bestandteile von einem maßgeschneiderten Kontrollsystem. Insgesamt wird die Stromerzeugung des Parks aus Sonne und Wind nach Fertigstellung rechnerisch rund 400.000 Haushalte mit Strom versorgen. Auf lange Sicht ist geplant, in der Region bis zu 1200 Megawatt aus erneuerbarer Energie zu erzeugen.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Volker Kühn
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