Smart Power Flow

Das Verteilnetz entlasten

Im Rahmen des SmartPowerFlow-Projekts wurde erstmals eine Redox-Flow-Großbatterie – die sogenannte CellCube FB200-400 DC von Gildemeister energy solutions – zur Entlastung eines Verteilnetzes mit einem hohen Anteil an Erneuerbarer-Energie-Einspeisung in das Stromnetz eines deutschen Netzbetreibers integriert. Ziel war es, zu quantifizieren inwieweit notwendige Netzausbaumaßnahmen zur Erhöhung der Aufnahmefähigkeit des Netzgebietes für Erneuerbare Energien, durch die Batterieintegration, vermieden werden können.

Analyse und Optimierung

Kernziel des Projektes war die technische und wirtschaftliche Analyse und Optimierung von Netzerweiterungen und lokalen Energiespeichern sowie deren Demonstration auf Basis eines Redox-Flow-Speichers. Die Firma Gildemeister energy solutions setzte dabei auf die Verteilnetzebene, welche durch den raschen Zubau von dezentralen regenerativen Anlagen an ein neues Anforderungsprofil anpasst werden sollte. Die wichtigsten Zwischenschritte: Identifikation von Netzmerkmalen zur wirkungsvollen Optimierung von Netzausbau versus dezentraler Speicherung, Entwicklung von angepassten Batteriewechselrichtern für Redox-Flow-Batterien im Leistungsbereich 200 kW DC / 630 kVA sowie konkrete Demonstration und Bestätigung der analytisch ermittelten Maßnahmen zur Netzoptimierung. Zudem entwickelten die Wissenschaftler innerhalb des Projektes ein Simulationsmodell zur optimalen Platzierung von Großbatterien in Verteilnetzen mit einem hohen Anteil an erneuerbaren Energieanlagen. Anhand des entwickelten Modells kann die breitflächige Integration von Großspeichern im deutschen Stromnetz vereinfacht und somit beschleunigt werden.

Das Projekt war in drei Schritte unterteilt:

Phase 1:

Bestimmung des optimalen Standorts für eine Redox-Flow-Großbatterie im Netzgebiet der LVN (LEW Verteilnetz GmbH) anhand von Simulationen und Entwicklung eines Wechselrichters für die Batterie (bis Sommer 2014);

Phase 2:

Integration und Betrieb der Batterie in das Netzgebiet der LVN und Validierung der Simulationsmodelle anhand von Messdaten (1. Jahr bis 2. Jahr)

Phase 3:

Gesamtkonzeptentwicklung zur Integration von Großbatterie in Verteilnetze und technische und wirtschaftliche Gesamtbewertung des Netzausbaus versus der Batterieintegration (2. Jahr bis 3. Jahr).

• Projektkoordination
• Systematische Analyse der Netzoptimierung
• Wirtschaftliche Gesamtbewertung der unterschiedlichen Einsatzmöglichkeiten

Ergebnis 1: Das von den Projektpartnern entwickelte Batteriesystem wurde in einer einjährigen Testphase im Feld erprobt. Anhand von Messdaten war es möglich den Batterieprototyp sowie das lokale Stromnetz zu modellieren und damit eine optimale Betriebsstrategie für den Speicher zu entwickeln. Diese wurde im Feldtest bestätigt.

Ergebnis 2: Für einen technischen und wirtschaftlichen Vergleich des Batterieeinsatzes mit anderen Flexibilisierungsoptionen, welche in diesem Projekt die cosφ(P)- und Q(U)-Regelung von Photovoltaiksystemen sowie den Einsatz von Heimspeichern umfassten, wurde ein zukünftiger Photovoltaik-Ausbaupfad für den Installationsort erstellt. Dieser basiert auf der Identifikation geeigneter Dachflächen für Solarsysteme unter Verwendung von Luftaufnahmen. Es wurde gezeigt, dass die Netzaufnahmefähigkeit für Erneuerbare Energieanlagen in allen Fällen gegenüber dem Szenario ohne Flexibilisierungsoptionen steigt, teils um bis zu 45 %.

Ergebnis 3: Aus Perspektive der Netzbetreiber ist es ökonomisch sinnvoll, jede der untersuchten Optionen dem konventionellen Netzausbau vorzuziehen.