Das Projekt Kombikraftwerk

Eine sichere Energieversorgung durch Erneuerbare Energien immer und überall – das Kombikraftwerk macht es möglich. Bereits in der ersten Phase wurden 36 über ganz Deutschland verstreute Wind-, Solar-, Biomasse- und Wasserkraftanlagen verknüpft und gesteuert und so die bedarfsgerechte und zuverlässige Stromerzeugung durch dezentrale Erneuerbare Energien demonstriert. Ein solches regeneratives Kombikraftwerk ist ebenso zuverlässig und leistungsstark wie ein herkömmliches Großkraftwerk. 

"Kombikraftwerk" bedeutet, die Vorteile der verschiedenen Erneuerbaren Energien optimal zu kombinieren. Windenergieanlagen und Solarmodule leisten je nach Verfügbarkeit von Wind und Sonne ihren Beitrag zur Stromerzeugung. Biogas, Wasserkraft, Geothermie sowie der Einsatz von Speichern wirken ausgleichend.

Hier gehts zur Grafik »

Kombikraftwerk 1

Die Firmen Schmack Biogas AG, Solarworld AG und Enercon GmbH haben früh erkannt, dass eine verlässliche Stromversorgung nur vom Zusammenspiel der Erneuerbaren Energien getragen werden kann. Die Kombination von Wind- und Solarenergie, von Bioenergie und Wasserkraft gleicht Schwankungen aus und ermöglicht eine kontinuierliche Stromversorgung.

Im Rahmen des Projekts "Kombikraftwerk" konnte ein Konzept entwickelt werden, dass auf der Vernetzung und dem Ausgleich verschiedener Erneuerbare-Energien-Kraftwerke beruht. In der Forschung ist das so genannte "Virtuelle Kraftwerk" bereits ein Begriff. Es bedeutet, dass einzelne dezentrale Kraftwerke vernetzt und über eine zentrale Steuerungseinheit per Informationstechnologie miteinander verknüpft werden. Dieses Prinzip setzt das Regenerative Kombikraftwerk auf der Basis von ausschließlich erneuerbaren Energiequellen um.

Das Regenerative Kombikraftwerk ist mehr als eine Simulation. Es ermöglicht die aktive Steuerung von Erneuerbaren-Energien-Kraftwerken im Echtbetrieb. Die Variation einzelner Rahmenbedingungen - etwa des Strombedarfs oder des Windangebots - verändert unmittelbar das Zusammenspiel der vernetzten Anlagen. Das Projekt demonstriert so die Leistungsfähigkeit und die einfache Regelbarkeit von Erneuerbaren Energien. Gemeinsam gewährleisten sie eine bedarfsgerechte Stromversorgung. Der verstärkte Ausbau Erneuerbarer Energien ist der Schlüssel zu einer sicheren und umweltgerechten Energieversorgung.

Warum ein Kombikraftwerk?

Erneuerbare Energien leisten schon heute einen wichtigen Beitrag zu einer nachhaltigen und umweltverträglichen Energieerzeugung. Das regenerative Kombikraftwerk zeigt, dass Erneuerbare Energien 100 Prozent des Strombedarfs sicherstellen können.

Das regenerative Kombikraftwerk entkräftet Argumente, wonach die Verfügbarkeit von Strom aus Erneuerbaren Energien zu stark von meteorologischen Einflüssen abhinge. Schon heute wird die Energieausbeute mit modernster Technik sicher prognostiziert. Das regenerative Kombikraftwerk macht sich diese Technologien zu Nutze und regelt den Strombedarf genauso sicher wie jedes konventionelle Großkraftwerk. Das Kombikraftwerk garantiert ausschließlich mit Erneuerbaren Energien zu jeder Zeit eine verlässliche Stromversorgung.

Kombikraftwerk 2

Eine stabile Stromversorgung ist Präzisionsarbeit. Die Übertragungs- und Verteilnetzbetreiber leisten diese Präzisionsarbeit, indem sie sogenannte Systemdienstleistungen bereitstellen, um dadurch einen stabilen und sicheren Netzbetrieb zu gewährleisten.

Eine der Systemdienstleistungen ist die Frequenzhaltung. Die Frequenz bleibt im Netz nur dann stabil bei 50 Hertz, wenn die Balance zwischen Stromerzeugung und Verbrauch zu jedem Zeitpunkt gehalten wird. Und das auch, wenn ein Kraftwerk plötzlich ausfällt oder der Verbrauch sprunghaft ansteigt. Die Frequenz ist übrigens überall in Europa gleich. Ein Kraftwerksausfall in Portugal macht sich zum Beispiel auch in Deutschland bemerkbar. Zur Frequenzhaltung schreiben die Übertragungsnetzbetreiber Regelleistung aus. Regelleistung wird von Kraftwerken oder Speichern bereit gestellt, die kurzfristig ihre Leistung hoch oder runter fahren können.

Auch die sogenannte Spannungshaltung ist eine Systemdienstleistung. Die Spannung muss vom Netzbetreiber im zulässigen Bereich gehalten werden, damit ans Netz angeschlossene Geräte keinen Schaden nehmen. Im Gegensatz zur Frequenz kann die Spannung von Ort zu Ort variieren. Dem Netzbetreiber stehen zur Spannungshaltung verschiedene Möglichkeiten zur Verfügung, beispielsweise die Bereitstellung von Blindleistung durch Kraftwerke oder Speicher und die Nutzung regelbarer Transformatoren.

Bisher haben die Netzbetreiber zur Bereitstellung der Systemdienstleistungen hauptsächlich Kohle-, Erdgas- und Atomkraftwerke genutzt. Je mehr Wind- und Sonnenenergie, Biomasse, Wasserkraft und Geothermie zur Stromversorgung beitragen, desto stärker sind sie auch bei der Wahrung der Netzstabilität gefordert. Das Kombikraftwerk 2 soll deshalb demonstrieren, dass auch bei einer vollständig erneuerbaren Stromversorgung ein sicherer und zuverlässiger Netzbetrieb möglich ist und kein Stromausfall droht.

Mit dem ersten regenerativen Kombikraftwerk im Herbst 2007 haben Wissenschaftler des Fraunhofer-Instituts für Windenergie und Energiesystemtechnik und zahlreiche Partner aus Wirtschaft und Wissenschaft gezeigt, dass der Strombedarf allein aus erneuerbaren Energien in Kombination mit Speichern gedeckt werden kann. Das aktuelle Pilotprojekt Kombikraftwerk 2 soll nun beweisen, dass ein zukünftiges System auf Basis von 100 Prozent Erneuerbaren Energiequellen für stabile Netze sorgen kann ganz ohne fossile und nukleare Kraftwerkskapazitäten.

Dafür berechnet das Projekt-Konsortium zunächst Szenarien für ein rein erneuerbares Stromversorgungssystem, um den Bedarf an Systemdienstleistungen zu ermitteln. Anschließend werden Konzepte entwickelt und in Simulationen getestet, wie in den einzelnen Szenarien am besten Systemdienstleistungen bereit gestellt werden können. Neben dieser Modellierung eines zukünftigen Energieversorgungssystems werden in einem Feldtest über ganz Deutschland verteilte Windparks, Solaranlagen und Biogas-Kraftwerke zusammen geschaltet werden, um den schon heute möglichen Beitrag Erneuerbarer-Energien-Anlagen zur Stabiliserung des Versorgungssystems unter realen Bedingungen zu testen.

Das Pilotprojekt Kombikraftwerk 2 wird vom Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit über drei Jahre mit rund 1,8 Millionen Euro gefördert. Das Projekt endete im Dezember 2013. Das Ministerium unterstützt zudem weitere Projekte zur Verknüpfung und Steuerung Erneuerbarer Energien: die Regenerative Modellregion Harz (www.regmodharz.de) und das RegenerativKraftwerk Bremen.