Blackout-Test: Meilenstein für Inselnetzbetrieb in Wildpoldsried erreicht

28. November 2017 | Kira Crome

© Siemens

In fünf Schritten demonstrierten die Forschungspartner, wie sich das Inselstromnetz von Wildpoldsried per Knopfdruck vom öffentlichen Netz ab- und wieder ankoppeln lässt. © Siemens

In Wildpoldsried im Oberallgäu wird erforscht, ob sich die als „Energiedorf“ bekannte kleine Gemeinde in einem autarken, aus erneuerbaren Energien gespeisten Inselstromnetz ohne Verbindung zum Verteilnetz versorgen kann. Kürzlich haben die beteiligten Forschungspartner den Blackout geprobt.

Auf den Bergkämmen rund um Wildpoldsried stehen neun Windenergieanlagen. Auf über 26.000 Quadratmetern Dachfläche auf öffentlichen Gebäuden und privaten Häusern erzeugen in der oberallgäuer Gemeinde Photovoltaikanlagen grünen Strom. Fünf Biogasanlagen, zwei kleine Wasserkraftwerke und ein gemeindliches Nahwärmenetz, das über hundert Haushalte, alle öffentlichen Gebäude und viele Gewerbebetriebe versorgt, machen den kleinen Ort mit 2.500 Einwohnern zu einem mehrfach ausgezeichneten „Energiedorf“: Hier wird heute aus erneuerbaren Energien siebenmal so viel Strom erzeugt, wie im Ort selbst verbraucht wird. Für das Forschungskonsortium IREN2 eine ideale Testumgebung, um zu untersuchen, unter welchen Bedingungen sich ein regionales, in sich geschlossenes intelligentes Stromverteilnetz stabil betreiben lässt.

Sogenannte Inselnetze könnten dazu beitragen, den Herausforderungen eines Stromsystems von morgen zu begegnen. Speiste in der Vergangenheit eine kleine Zahl an Kraftwerken Strom in das Netz, werden im Zuge der Energiewende künftig eine Vielzahl an dezentralen Erneuerbare-Energie-Anlagen und kleinen Blockheizkraftwerken die Netze beliefern. Heutige Stromnetze sind noch nicht so ausgelegt, den zunehmend steigenden Anteil dezentraler Erzeugungsanlagen mit ihren stark schwankenden Strommengen aus regenerativen Quellen problemlos aufzunehmen. Auch die wachsende Zahl an „Prosumern“ – Stromerzeuger, die den produzierten Strom selbst verbrauchen und überschüssigen Strom zwischenspeichern oder ins Netz einspeisen – stellen die Netze vor Herausforderungen. In einem künftigen, auf vielen kleinen dezentralen Stromerzeugern basierenden System könnten Stromnetze kleinteiliger werden und zeitweise unabhängig voneinander als Inselnetze funktionieren. Dafür sind intelligente, sich selbst überwachende, hochgradig automatisierte Versorgungsnetze, sogenannte Smart Grids, erforderlich. Sie können den Ausgleich von Nachfrage und Verbrauch besser steuern, regeln und kontrollieren.

Ob ein solches Netz auch autark, ohne Verbindung an ein Verteilnetz betrieben werden kann, wurde jüngst in einem Feldversuch in Echtzeit in Wildpoldsried getestet. Der Betriebsversuch war Bestandteil des IREN2-Projektes, das die Forschungspartner Siemens, Allgäuer Überlandwerk, Allgäunetz und Idkom Networks sowie die Hochschulen aus Aachen und Kempten in Wildpoldsried verfolgen. Für den Inselnetzversuch konnten die Forschungspartner auf die dortige Smart Grid-Infrastruktur zurückgreifen, die schon im 2013 ausgelaufenen Vorgängerprojekt IRENE aufgebaut worden ist und nun im Folgeprojekt technisch und wirtschaftlich optimiert wird.

Inselnetzbetrieb per Knopfdruck
Mit dem Inselnetzversuch sollte das Verhalten des intelligenten Stromnetzes untersucht und geprüft werden, wie sich die implementierten Regelungsverfahren im autarken, dynamischen Betrieb bewähren und ob die angeschlossenen Wildpoldsrieder Haushalte unterbrechungsfrei mit ausschließlich vor Ort erzeugtem Strom aus erneuerbaren Energien versorgt werden können. Wichtigste Hürden: Der sogenannte Schwarzstart, also der Wiederanlauf des Netzes mit eigenen Erzeugungsanlagen in den stabilen Regelbetrieb und die Re-Synchronisation beim Wiederankoppeln an das Verteilnetz.

Dafür führten die Experten zunächst gezielt einen Stromausfall herbei, um dann die Stromversorgung in dem Netzabschnitt, an dem 32 Anschlüsse in mehreren Straßenzügen einschließlich einer Schule, eines Kindergartens, eines Gewerbegebäudes sowie mehrere Privathaushalte beteiligt waren, lokal als Inselnetz wiederherzustellen. Das vom öffentlichen Stromnetz abgekoppelte Inselnetz lief nur mithilfe des intelligenten Zusammenspiels der lokalen Erzeugungsanlagen und Batteriespeicher. Im nächsten Schritt wurde das Inselnetz wieder unterbrechungsfrei mit dem öffentlichen Netz synchronisiert. Schließlich demonstrierten die Experten, wie sich „per Knopfdruck“ der betroffene Abschnitt des Netzes auf Inselbetrieb und wieder zurück schalten lässt, ohne dass dabei die Stromversorgung unterbrochen wurde.

Meilenstein für die Energiewende
„Wie wir es vorab vermutet haben, haben die betroffenen Anschlüsse unserer Kunden den Wechsel von Normalbetrieb auf das Inselnetz nicht mitbekommen“, sagt Guido Zeller, Projektleiter von IREN2 und Mitarbeiter des lokalen Energieversorgers AllgäuNetz. Die Forschungspartner werteten den Feldversuch als Erfolg. Sie sehen in solchen lokalen Inselnetzen mit Blick auf den steigenden Anteil von dezentraler Erzeugung einen wichtigen Teil der künftigen Energieversorgung. Dank intelligenter Steuerung lasse sich damit die Stabilität und der reibungslose Betrieb des Netzes aufrechterhalten. „Wir haben nun erfolgreich die Inselnetzfähigkeit in Wildpoldsried unter realen Bedingungen demonstriert“, sagt Constantin Ginet vom Forschungspartner Siemens. „Dies ist ein wichtiger Meilenstein, um zu zeigen, dass Inselnetze künftig helfen werden, zum Gelingen der Energiewende in Deutschland und weltweit beizutragen.“

Künftig wollen die Forschungspartner noch testen, ob das Wildpoldsrieder Inselnetz auch als sogenanntes topologisches Kraftwerk übergeordnete Aufgaben übernehmen könnte, um so Lasten und Erzeuger in dem betroffenen Netzabschnitt systemdienlich zu steuern und konventionelle Kraftwerke zu ersetzen. Inselnetze wären dann in der Lage, bei Störungen etwa durch Sturm oder Überflutungen sowie bei Blackouts einzuspringen. Das Projekt wird vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie gefördert und wird noch bis ins nächste Jahr laufen.

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