Das dreijährige Forschungsprojekt Kombikraftwerk 2 in beendet. Die Forscher haben ihre Ergebnisse veröffentlicht. Sie zeigen, dass die stabile Stromversorgung mit hundert Prozent erneuerbaren Energien problemlos möglich ist.
Nach drei Jahren Arbeit hat das Forschungsprojekt Kombikraftwerk 2 jetzt den Abschlussbericht vorgelegt. Aufgrund von Test mit realen Anlagen und räumlich hoch aufgelösten Simulation kommen die Forscher zum Ergebnis, dass ein zukünftiges System allein auf Basis erneuerbarer Energiequellen die heute gewohnte Versorgungsqualität erbringen kann und langfristig kein Strom aus Kohle oder Kernkraft mehr notwendig ist. Dabei lag der Schwerpunkt des Projekts auf der Netzstabilität und der Sicherheit der Energieversorgung bei einer rein regenerativen Stromerzeugung. Dazu gehören unter andere die Möglichkeiten der Frequenz- und Spannungshaltung im Stromnetz mittels Photovoltaik, Windkraft- und Bioenergieanlagen. Schließlich gehöre nicht nur die Deckung des Strombedarfs mit regenerativen Energiequellen zur Energiewende. Dass das funktioniert, haben die Forscher schon im Vorgängerprojekt Kombikraftwerk 1 nachgewiesen. Die erzeugte Energie muss aber auch transportiert od erdort erzeugt werden, wo sie verbraucht wird. Dabei müssen im Netz bestimmte Parameter hinsichtlich Spannung und Frequenz eingehalten werden, ansonsten drohen Schäden an elektrischen Geräten oder sogar Stromausfälle. „Nachdem wir schon 2007 mit der Bedarfsdeckung durch ein regeneratives Kombikraftwerk viele Vorurteile widerlegen konnten, wollten wir uns nun einer neuen Herausforderung stellen und detailliert die Versorgungssicherheit einer rein auf erneuerbaren Energiequellen basierenden Stromerzeugung untersuchen“, erklärt Kurt Rohrig, stellvertretender Leiter des Fraunhofer-Institut für Windenergie und Energiesystemtechnik (IWES). Das Institut in Kassel hatte das Projekt federführend mit anderen Forschungseinrichtungen und Industriepartnern durchgeführt.
Hoch aufgelöste Simulation
Die Forscher entwickelten zunächst ein räumlich hoch aufgelöstes Zukunftsszenario. Darin haben sie viele Stromerzeuger und Verbraucher standortgenau eingetragen. Dieses Szenario wurde mit realen Wetterdaten durchgespielt, um für jede Stunde des Jahres einen exakten Zustand des Versorgungssystems untersuchen zu können. Dabei ist die Windenergie mit einem Anteil von 53 Prozent die dominierende Erzeugungstechnologie. Dazu kommen noch 20 Prozent Strom aus der Sonne. Mit zehn Prozent hat die Bioenergie einen geringeren Anteil an der eigentlichen Stromerzeugung. Den Rest liefern Wasserkraft- und Geothermiekraftwerke sowie Batterien als Speicher und Gaskraftwerke. In diesen wird nicht etwa Erdgas verbrannt, sondern aus überschüssigem Wind- und Solarstrom sowie in Biogasanlagen hergestelltes Methan. Auf Basis dieser Simulation konnten die Forscher den Bedarf an Systemdienstleistungen ermitteln und Berechnungen zur Systemstabilität sowie beispielsweise zu notwendigen Netzausbaumaßnahmen anstellen. „Die Untersuchungen zeigen, dass die heutige Versorgungsqualität auch mit einer intelligenten Kombination aus erneuerbaren Energien, Speichern und Backupkraftwerken mit erneuerbarem Gas erreichbar ist, und dass wir langfristig auf fossile und nukleare Energiequellen in der Stromerzeugung gut verzichten können“, betont Kaspar Knorr, Projektleiter beim Fraunhofer IWES. „Dazu muss das System aber technisch und regulatorisch weiterentwickelt und konsequent auf die erneuerbaren Energien ausgerichtet werden.“
Feldtests mit realen Anlagen
Neben dieser Simulation haben sie Forscher noch Feldtests mit realen Anlagen durchgeführt. Die Ergebnisse aus diesen Versuchen bestätigen die Resultate der Simulation. „So könnten Erneuerbare-Energien-Anlagen schon heute mit ihren technischen Fähigkeiten zur Gewährleistung der Systemstabilität beitragen, etwa durch Erbringung von Regelleistung“, erklären die Forscher. „Allerdings sind die Rahmenbedingungen des Regelleistungsmarktes, beispielsweise hinsichtlich der Größe und der Fristen der Ausschreibungen, aber auch der erforderlichen Kommunikationstechnik und Zertifizierungsverfahren, noch auf konventionelle Kraftwerke ausgerichtet und verhindern eine konstruktive Teilnahme regenerativer Energien“, kritisieren sie. „Eine sinnvolle Anpassung der Rahmenbedingungen zur Markt- und Systemintegration ist notwendig, damit die Erneuerbaren Verantwortung für die Stabilität der Versorgung übernehmen können“, ergänzt Knorr. „Immerhin steuern sie inzwischen schon mehr als ein Viertel zur Erzeugung bei. Das Projekt Kombikraftwerk 2 zeigt, dass mit einer intelligenten Steuerung und Verknüpfung von Erzeugung, Speichern und Verbrauchern ein stabiles Versorgungssystem ohne konventionelle Energieträger machbar ist. Auch wenn bis dahin noch einiges getan werden muss, können wir den heutigen hohen Grad an Versorgungssicherheit zukünftig auch allein auf Basis erneuerbarer Energiequellen erreichen.“ (su)
