Regelenergie hält das Stromnetz stabil. Um diese Stabilität mit möglichst CO2-neutral und wirtschaftlich zu liefern, haben das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) und AEG Powersolutions gemeinsam mit dem Bremer Stromversorger SWB Betriebskonzepte für dessen Hybridregelkraftwerk (HyRek) entwickelt. So sei es möglich, Treibhausgase in Höhe von bis zu 25 Prozent im Vergleich zu konventionellen Batteriespeichern einzusparen, schreibt das DLR in einer Presseinformation.
Im Zentrum steht das hybride Kraftwerk HyRek, das die SWB im Bremer Stadtteil Hastedt bestreibt. Mit einem leistungsfähigen Batteriespeicher kann dort überschüssiger Strom für künftige Regelenergie-Einspeisungen zwischengespeichert werden. Die Batterie werde fast nur zur Energieabgabe ins Netz verwendet und habe dadurch eine höhere nutzbare Kapazität, so das DLR. Bei hohen Überschüssen kann die elektrische Energie zudem direkt auf einen Elektroheizkessel geleitet und bei Bedarf dem Fernwärmenetz zugeführt werden.
Ziel: Ökologisch und ökonomisch optimierter Betrieb
Wärme aus Strom zu erzeugen (Power-to-Heat) sei aktuell noch mit hohen finanziellen Abgaben belastet, hieß es weiter. Ziel des Projektes HyRek 2.0 sei daher gewesen, unter Berücksichtigung der aktuellen gesetzlichen Vorgaben ein Betriebskonzept zu entwickeln, um das Kraftwerk ökologisch und wirtschaftlich besser zu nutzen.
So haben die Forschenden das Zusammenspiel von Kraftwerk und Speichern optimiert. Die nun maximierte Ausnutzung der Batterien hat zur Folge, dass sie langsamer altern - die Batterien sind länger im Einsatz und müssen seltener ausgetauscht werden. Um den Beitrag des Kraftwerks zum Klimaschutz zu bewerten, hat Henning Wigger vom DLR-Institut für Vernetzte Energiesysteme, die Anlage im Rahmen einer Ökobilanz ganzheitlich betrachtet: „Wir haben alle verbauten Komponenten in ihrem gesamten Lebenszyklus untersucht. Dieser beginnt bereits beim Abbau des Erzes zur Herstellung von Komponenten und berücksichtigt, unter welchen Bedingungen ein Bauteil hergestellt wurde und welche Emissionen dadurch entstanden sind.“
Zudem haben die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler auch Recyclingkonzepte im Projekt HyRek 2.0 angedacht. Für den Batteriespeicher könnten beispielsweise auch ausgediente Batterien aus Elektroautos in Frage kommen.
Simulationsmodell auf Basis von Realdaten
Um das Kraftwerkskonzept für künftige Anwendungen zu optimieren, wurde ein Simulationsmodell entwickelt und auf Basis von Realdaten aus der Anlage in Hastedt validiert. Das Modell kann auch abbilden, wann und wie lange wie viel Strom in die Batterien ein- und ausgespeist wird. Damit lässt sich die Batteriealterung untersuchen. Die DLR-Forschenden haben zudem ermittelt, wie sich das Kraftwerk am Netz verhält, und in welcher Form Regelenergie in Zukunft erforderlich sein muss.
Dabei bildet das Modell auch realtechnische Geräte wie den Wechselrichter ab. „Wir haben bei unseren Untersuchungen die Aktivitäten einzelner Kraftwerkskomponenten nicht separat betrachtet, sondern wie der Wechselrichter das Zusammenspiel von Batteriespeicher und Wärmeerzeuger als Gesamtsystem regelt“, erklärt Patrick Draheim vom DLR-Institut für Vernetzte Energiesysteme. „Unser aktuelles Stromnetz lässt sich auf diese Weise einfach weiterbetreiben. Durch das optimale Zusammenspiel der Einzelkomponenten innerhalb des Systems lässt sich wiederum ein wirtschaftlich tragfähiges Betreiberkonzept ableiten.“ (kw)
swb AG
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