Integration großer Anteile Photovoltaik in die elektrische Energieversorgung

- Neue Verfahren für die Planung und den Betrieb von Verteilnetzen -

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Das Projekt „PV-Integrated“ ist ein durch das Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit (BMU) gefördertes Forschungs- und Entwicklungsprojekt mit einer Laufzeit von 4 Jahren. Ziel des Projektes ist es, eine technisch und wirtschaftlich verbesserte Netzintegration von Photovoltaikanlagen in Verteilnetze zu ermöglichen und somit die Notwendigkeit von zukünftigen Netzausbaumaßnahmen zu reduzieren. Hierzu sollen neue Verfahren entwickelt werden, mit denen Photovoltaikanlagen im Zusammenspiel mit bekannten und neuen Betriebsmitteln (z.B. Speicher) aktiv an der Betriebsführung von elektrischen Mittel- und Niederspannungsnetzen beteiligt und deren Rückwirkungen auf die Netzplanung analysiert werden können. Das Projektkonsortium steht unter der wissenschaftlichen Leitung des Fraunhofer-Instituts für Windenergie und Energiesystemtechnik (IWES) aus Kassel und umfasst neben international führenden Wechselrichterherstellern, wie der SMA Solar Technology AG aus Niestetal und der Bosch Power Tec GmbH aus Hamburg, die juwi Operations & Maintenance GmbH aus Wörrstadt sowie mit der Bayernwerk AG Deutschlands größten Verteilnetzbetreiber, durch den im Rahmen eines Unterauftrages die Hochschule München und die Technische Universität München in das Projekt mit eingebunden sind.




Hintergrund: Ein wichtiger Beitrag zur Erfüllung der CO2-Reduktionsziele der Bundesregierung ist die Substitution konventioneller Kraftwerksleistung durch den Ausbau erneuerbarer Energien. In ihrer Ausbauprognose "Stromversorgung 2020" rechnen der Bundesverband Erneuerbare Energien e.V. (BEE) und die Agentur für Erneuerbare Energien für das Jahr 2020 in Deutschland mit einer installierten Photovoltaikleistung von etwa 40 GWp. Zum Vergleich: Im Jahr 2010 lag die installierte Photovoltaikleistung in Deutschland bei ca. 16 GWp. Mit der damit verbundenen stetig wachsenden Anzahl dezentral einspeisender Photovoltaikanlagen sind neue Herausforderungen an die Wahrung der Versorgungsqualität in den elektrischen Verteilnetzen verbunden, in denen der Großteil der Photovoltaikleistung zu erwarten ist. Bereits heute ist in einigen Netzgebieten zu beobachten, dass die lokale, photovoltaische Stromerzeugung den lokalen Stromverbrauch zeitweise deutlich übersteigt und somit ein rückwärtiger Leistungsfluss in Richtung höhere Spannungsebenen stattfindet. Aus diesem und anderen Gründen, wie beispielweise einer zu hohen Betriebsmittelbelastung oder einer möglichen Verletzung der Spannungsgrenzen, sehen sich die Verteilnetzbetreiber zunehmend dazu gezwungen, kostenintensive Netzausbaumaßnahmen durchzuführen. Um die gesamtwirtschaftlichen Kosten unserer Energieversorgung auch in Zukunft in akzeptablen Grenzen zu halten, sollten sich Photovoltaikanlagen zukünftig auch aktiv an der Netzregelung beteiligen und somit, wenn möglich, zu einer Reduktion der notwendigen Netzausbaukosten beitragen.

Photovoltaikanlagen besitzen bereits heute das Potenzial, aktiv Systemdienstleistungen für das Verteilnetz bereitzustellen, wodurch Netzausbau- und Netzbetriebskosten reduziert und eine größere Kapazität von Erzeugungsanlagen an die vorhandenen Netze angeschlossen werden können. Hierzu bedarf es allerdings der Entwicklung und der Implementierung von innovativen, Netzbetriebsführungsverfahren, welche das lokale Zusammenspiel von Netzbetriebsmitteln, Erzeugern, Lasten und Speichern innerhalb gegebener technischer Grenzen wirtschaftlich optimieren. Im Projekt "PV-Integrated" sollen deshalb Antworten auf folgende Fragen gefunden werden:

1.) Welche technischen und wirtschaftlichen Potenziale zur Bereitstellung von Systemdienstleistungen besitzen Erzeuger (insbesondere Photovoltaik), Lasten und Speicher?

2.) Wie können Betriebsführungsverfahren von Verteilnetzen bei einer weiter steigenden Photovoltaikleistung in Zukunft für einen technisch sicheren und kostengünstigen Netzbetrieb gestaltet sein und dabei die Regelmöglichkeiten der dezentralen Kundenanlagen nutzen?

3.) Wie wirken sich diese innovativen Betriebsführungsverfahren auf die Ausbau- und Betriebsplanung von Verteilnetzen aus und wie kann diese kostengünstiger, aber mindestens genauso sicher gestaltet werden?


Projektpartner:













Gefördert durch:


Gefördert vom Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages
© Fraunhofer IWES