Netzstabilität trotz Windenergiedurchdringung
Patent 20015/TUB

Mit dem zunehmenden Anteil von Windenergie in elektrischen Energiesystemen entstehen verstärkte Netzfrequenzschwankungen aufgrund von variierenden Windgeschwindigkeiten. Die Erfindung ermöglicht in Regionen oder Netzen mit stark schwankendem Windangebot und hoher Windenergiedurchdringung einen hohen Anteil an erneuerbaren Energien ins Netz einspeisen und dabei trotzdem die Netzstabilität zu gewährleisten.

Vorteile
  1. Kostenersparnis
  2. Effiziente Frequenzregelung
  3. Optimierter Energieertrag
  4. Anpassungsfähig
Anwendungsmöglichkeiten

Das Verfahren eignet sich für Windenergieanlagenbetreiber und Energieversorgungsunternehmen, die einen hohen Anteil an erneuerbaren Energien ins Netz einspeisen und dabei die Netzstabilität gewährleisten müssen. Es ist besonders nützlich in Regionen oder Netzen mit stark schwankendem Windangebot und hoher Windenergiedurchdringung.

Hintergrund

Mit dem zunehmenden Anteil von Windenergie in elektrischen Energiesystemen entstehen verstärkte Netzfrequenzschwankungen aufgrund von variierenden Windgeschwindigkeiten. Bisherige Lösungen basieren oft auf externen Energiespeichern, die hohe Investitionskosten verursachen. Alternative Ansätze, die direkt die kinetische Energie des Rotors nutzen, sind vorhanden, führen jedoch häufig zu Leistungseinbußen oder erfordern aufwendige Steuerungseingriffe.

Technische Beschreibung

Das System verwendet zwei wesentliche Eingangsgrößen: die Netzfrequenz und die Rotordrehzahl. Aus diesen wird ein intermediäres Signal gebildet, welches die Abweichung der Netzfrequenz vom Sollwert misst. Darauf aufbauend wird ein Leistungsanpassungssignal ermittelt, welches die kinetische Energie des Rotors in die Regelung der Netzfrequenz integriert. Gleichzeitig wird ein Referenzsignal berechnet, das den Punkt der maximalen Leistungsentnahme der Windenergieanlage bestimmt. Das kombinierte Sollwertsignal steuert die Leistungsausgabe der Windenergieanlage so, dass Frequenzschwankungen im Netz gemindert werden, während die Windenergieanlage im optimalen Betriebsbereich verbleibt. Die Technologie ist modular aufgebaut und kann flexibel an verschiedene Netzanforderungen angepasst werden.

Das Verfahren wurde in Simulationsumgebungen getestet, basierend auf einem Modell des irischen Stromnetzes für das Jahr 2040. Die Ergebnisse zeigen eine Reduktion der Frequenzabweichungen um 66,7 % im Vergleich zu herkömmlichen Methoden.

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Ina Krüger

Technologietransfermanagerin

+49 (0)30 314-75916
ina.krueger@tu-berlin.de

Technischer Reifegrad
TRL 4

Versuchsaufbau im Labor

Schutzrechte

in Anmeldung: EP, US

Patentinhaber

Technische Universität Berlin

Möglichkeiten der Zusammenarbeit
  • F&E Kooperation
  • Lizenzierung
  • Patentkauf