Das Projekt "Teilvorhaben: Systemdienstleistungen mit Energiespeichern" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fraunhofer-Institut für Integrierte Systeme und Bauelementetechnologie durchgeführt. Ziel des Gesamtvorhabens ist die Erforschung, Erprobung und Bewertung von innovativen Stromrichterfunktionalitäten, die zu einer Erhöhung der Netzstabilität und Übertragungskapazität von Verteilnetzen beitragen können. Dies umfasst optimierte leistungselektronische Netzschnittstellen und verteilte robuste Speicherlösungen. Ziel dieses Teilvorhabens ist die Erweiterung bestehender Speicherlösungen, um zusätzliche Netzdienstleistungen wirtschaftlich anbieten zu können. Dies beinhaltet im Besonderen zwei Kernziele. Zum einen die Ertüchtigung der benötigten leistungselektronischen Komponenten, um Zusatzfunktionen zur Stabilisierung des Netzes bereitstellen zu können. Zum anderen die Evaluierung neuartiger Lithium-Ionen-Kondensatoren auf ihre Eignung für den Einsatz in stationären Energiespeichern. Innerhalb dieses Teilvorhabens werden zunächst System- und Topologiestudien durchgeführt, um die wirtschaftlich und technisch geeignetste Aufbaukonfiguration zu ermitteln. Die Bewertung erfolgt anhand zuvor definierter Referenzeinsatzszenarien. Zur Erprobung und Bewertung dieser Technologien wird ein Demonstrator eines LI-Kondensator-Speichers aufgebaut. Dieser umfasst neben den Speicherzellen auch ein Energiemanagementsystem und eine auf Netzdienstleistungen optimierte leistungselektronischen Schnittstelle. Dieser wird zunächst separat in einem Prüffeld messtechnisch charakterisiert. Anschließend wird dieser Energiespeicher in einen der innerhalb des Gesamtprojekts aufgebauten Systemdemonstratoren integriert und erprobt. Die anderen Arbeitsschwerpunkte des Gesamtvorhabens konzentrieren sich vorrangig auf regelungstechnische Fragestellungen. Am Gesamtdemonstrator werden die einzelnen Arbeitsstränge zusammengeführt, so dass die neuen Regelverfahren auch an dem LI-Kondensatorspeicher erprobt werden können. Die Arbeiten bilden die Basis für die Ableitung von Anforderungen an zukünftige Grid-Codes und Netzanschlussrichtlinien.
Das Projekt "Teilvorhaben: Analytische und experimentelle Untersuchung von Stromrichteralgorithmen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Siemens AG durchgeführt. Untersucht werden die Auswirkungen der steigenden Anzahl leistungselektronischer Komponenten im Bereich der Nieder- und Mittelspannungsnetzen, mit der Zielstellung, die Stabilität durch lokale als auch zentrale Regelungs- und Optimierungsansätze zur verbessern. Neben Energieerzeugern werden Verbraucher und Energiespeicher analysiert, welche einen entscheidenden Anteil der Netzstabilität beitragen werden. Allen gemeinsam ist die leistungselektr. Ankopplung über einen Stromrichter, welcher einen erweiterten Funktionsumfang, im Kontext der Netzzustandsschätzung, adaptiven Regelung und Kommunikationsanbindung besitzen wird. Dadurch können neben der erhöhten Stabilität auch weitere Netzdienstleistungen, wie z.B. die Identifikation und Lokalisierung von Netzfehlern erbracht werden, welche insbes. bei der verringerten Kurzschlussleistung bei stromrichterdominierten Netzen eine entscheidende Rolle spielen. Dabei ist die Stromrichterregelung für leistungselektronisch dominierte Netze von besonderer Bedeutung. Sowie die Stromrichter- und Speicherlösungen für erweiterte Netzsystemdienstleistungen. Dies soll anhand eines Prototyps im Verteilnetz validiert werden. Um den stabilen Netzbetrieb zu gewährleisten, müssen leistungselektronische Systeme zunehmend Aufgaben im Bereich des Netzmanagements übernehmen. Dazu gehört es auch, die Stabilität von elektrischen Versorgungsnetzen bei einer erhöhten Einspeisung von regenerativen Energien zu gewährleisten. Dies geschieht mit Hilfe der Grid-Codes, welche die Anforderungen der Netzbetreiber für elektrische Erzeuger und Verbraucher an das Energieversorgungsnetz festlegen.
Das Projekt "Teilvorhaben: Algorithmen zur Netzstabilisierung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Darmstadt, Institut für Stromrichtertechnik und Antriebsregelung, Fachgebiet Leistungselektronik durchgeführt. Das Gesamtziel des Vorhabens ist es, Verfahren und Methoden für die Bereitstellung einer Momentanreserve und Primärregelung des Energieversorgungsnetzes bei zunehmender Anzahl dezentraler, über Wechselrichter angekoppelter Erzeugungseinheiten und Verbraucher und gleichzeitiger Abnahme rotierender Massen in Kraftwerks-Generatorsätzen zu entwickeln und zu erproben und damit eine hohe Stabilität, Resilienz gegen äußere und innere Störungen, hohe Versorgungssicherheit und Zuverlässigkeit bei zunehmender Einspeisung erneuerbarer Energien zu gewährleisten. An der TU-Darmstadt stehen dabei der Entwurf der lokalen, auf den Stromrichtern wirksamen Regler, sowie deren Einfluss auf die Stabilität einzelner Netzabschnitte im Vordergrund. Hierzu werden zusätzliche Stromrichterfunktionalitäten in Ergänzung zu aktuellen Grid-Codes in Form von praxisnahen Simulationen sowie in realen Netzen untersucht. Die Reglereinstellungen erfolgen dabei in Abhängigkeit des lokal geschätzten Netzzustands in regelungstechnisch robuster Weise, sodass sich im Verbund immer ein stabiler Netzbetrieb ergibt auch ohne Kommunikation zwischen den dezentral angeordneten Stromrichtern. In Verbindung mit lokalen Regelkonzepten und Hardwarelösungen auf Geräteebene wird des Weiteren ein Systemkonzept entwickelt, welches den technisch und wirtschaftlich optimierten Betrieb kompletter Netze sicherstellt und mit dessen Hilfe die lokalen Regler neu parametriert werden können. Die entwickelten Regelverfahren und Hardwarelösungen werden in Nieder- und Mittelspannungsnetzen praktisch erprobt. Diese Netze stehen den Projektpartnern Siemens und IAV für Erprobungszwecke zur Verfügung.
Das Projekt "Weiterentwicklung einer modulorientierten Photovoltaik-Stromrichtertechnik" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von SMA-Regelsysteme durchgeführt. Die Entwicklung eines modulorientierten Photovoltaik-Wechselrichters in der Leistungsgroesse von 500 W mit Transformator und 1000 W ohne Transformator soll eine neue Generation der Systemtechnik begruenden. Mehrere Standardmodule werden mit einem Wechselrichter gekoppelt, der an einem der Module angebracht wird. Damit kann diese Modulgruppe unabhaengig und direkt in das oeffentliche Netz einspeisen, und es ergeben sich die folgenden Vorteile: - groessere Modularisierbarkeit des PV-Generators - minimierte Gleichstromverkabelung - einfache nachtraegliche Erweiterbarkeit - vereinfachter Entwurf von PV-Anlagen - Preisreduktion. Die Weiterentwicklung soll dann zu einem preiswerten Wechselrichter fuer den Einsatz im Inselbetrieb fuehren.
Das Projekt "Teilvorhaben: Stromrichtertechnik, Kommunikationstechnik, Regelbare Stromspeicher, Multifunktionale Längsregler, Systemintegration Labor- und Feldversuch, Projektmanagement" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Hochschule Nürnberg, Georg Simon Ohm, Institut für leistungselektronische Systeme durchgeführt. Vorhabenziel: Ziel des Projektverbundes ist die Entwicklung und Integration verschiedener neuartiger, bislang nicht verfügbarer Betriebsmittel, um die Aufnahmefähigkeit der Verteilnetze für den problemlosen Ausbau der dezentralen, regenerativen Energieerzeugung zu erhöhen und dabei das hohe Niveau der Netzqualität zu erhalten. Neue, hocheffiziente Schaltungstopologien für Umrichter im Hinblick auf eine Eignung für die Betriebsmittel sollen untersucht werden (Regelungsdynamik, Netzrückwirkungen, Effizienz, Kosten). Relevante Topologien sind z.B. Mutilevel, Interleaved, Resonante Schaltentlastungen. Arbeitsplanung: - Entwicklung eines Systems zur Kompensation von Störaussendungen (Oberschwingungen, Flicker) durch Leistungselektronik in verschiedenen Betriebsmitteln (PV Wechselrichter, MFL Längsregler, Stromspeicher) in Verteilungsnetzen - Wesentliche Verbesserung der Störfestigkeit der Breitband Powerline Kommunikation im Umfeld von leistungselektronischen Baugruppen - Konzeption von Schnittstellen um das optimale Zusammenwirken beim Datenaustausch verschiedenartiger Betriebsmittel unterschiedlicher Hersteller sicherzustellen - Test, Validierung, Schutz und Sicherheitstechnik, Entwicklung, Simulation und Integration der Stromrichter für die Stromspeicher, Test der Stromspeicher im Labor, Entwicklung, Integration und Test der Pilotanlage im Labor.