Wissenschaftler des Fraunhofer IWES haben die Regelung von Wechselrichtern so verbessert, dass diese die Photovoltaikanlagen besser ins Netz integrieren. Es geht dabei um die Kombination von Blind- und Wirkleistung. Die ersten Praxistests sind gerade angelaufen.
Forscher des Fraunhofer-Instituts für Windenergie und Energiesystemtechnik (IWES) haben zusammen mit Industriepartnern die Netzintegration von Wechselrichtern verbessert, berichtet BINE Informationsdienst. Im Rahmen des Forschungsprojekts „Integration großer Anteile Photovoltaik in die elektrische Energieversorgung“ (PV-Integrated) haben sie neue Regelungssysteme für Wechselrichter entwickelt, die dazu beitragen sollen, das Netz zu stabilisieren. An dem Projekt sind neben dem Fraunhofer IWES auch die Wechselrichterhersteller SMA und Bosch Power Tec, der Netzbetreiber Bayernwerk und die Wartungs- und Betreibersparte von Juwi in Wörrstadt beteiligt.
Kombination von Blind- und Wirkleistung
Grundlage der alternativen Regelungsmöglichkeiten für Photovoltaikwechselrichter ist die Kombination von Blindleistung mit einer Wirkleistungsregelung. Dabei sorgt die Blindleistungsregelung zunächst dafür, dass die Wechselrichter – abhängig von ihrer lokalen Netzspannung – induktive Blindleistung bereitstellen und so die Spannung im Netz halten. Hat der Wechselrichter ab einer bestimmten Netzspannung seine maximale Blindleistungsbereitstellung erreicht, bleibt seine Blindleistungsabgabe konstant. Steigt die Netzspannung noch weiter an, reduziert der Wechselrichter seine Wirkleistungsabgabe. Der Vorteil dieser Regelungsvariante ist, dass die Aufnahmefähigkeit von Niederspannungsnetzen für weitere Photovoltaikleistung insgesamt steigt. Außerdem wird verhindert sie, dass der Überspannungsschutz anspricht und sich die Anlage vom Netz trennt.
Netzausbaubedarf verringern
Mit ihrer verbesserten Regelung wollen die Forscher vor allem verhindern, dass bei einem weiteren Ausbau der Photovoltaik auch die Verteilnetze weiter ausgebaut werden. Je mehr Photovoltaikanlagen an das Stromnetz angeschlossen sind, desto wichtiger ist es, dass an verschiedenen Netzeinspeisepunkten Blindleistung bereitgestellt wird, um das zulässige Spannungsband im Netz einzuhalten. „Kosten-Nutzen-Analysen zeigen, dass mit aktiv an der Spannungshaltung beteiligten Photovoltaikwechselrichtern die Netzausbaukosten bis zu 80 Prozent geringer sind als beim herkömmlichen Netzausbau“, erklärt der wissenschaftliche Projektleiter Christian Töbermann vom Fraunhofer IWES in Kassel. „Dies liegt daran, dass die Aufnahmefähigkeit des Verteilnetzes für Photovoltaikleistung steigt. Für die Anlagenbetreiber können so auch Abregelungen vermieden werden.“
Regelung im Praxistest
Derzeit testen der Netzbetreiber Bayernwerk und der Wechselrichterhersteller SMA die theoretischen Forschungsergebnisse in der Praxis. Insgesamt sind mehrere Feldversuche in ganz Deutschland geplant. Den ersten Praxistest führen sie bei dem mittelständischen Unternehmen Franz Xaver Denk im niederbayerischen Niederalteich durch. Dessen Photovoltaikanlage deckt etwa 70 Prozent seines elektrischen Jahresenergiebedarfs. Sämtliche Verbraucher und die Anlage sind über einen gemeinsamen Netzanschlusspunkt an das Mittelspannungsnetz von Bayernwerk angeschlossen. „Im Rahmen des Feldversuchs haben wir nachgewiesen, dass Photovoltaiksysteme technisch und wirtschaftlich eine sehr attraktive Lösung zur lokalen Blindleistungskompensation und zur flexiblen Blindleistungsbereitstellung für den effizienten Netzbetrieb sind“, sagt Daniel Premm von SMA. (su)
