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Das Klima draußen auf See ist rau, besonders wenn der Wind ordentlich weht. Perfekte Bedingungen für die Giganten unter den Windenergieanlagen. Jetzt dürfen sie zeigen, was in ihnen steckt. Mit einer Leistung von bis zu 20 Megawatt (MW) können sie erneuerbaren Strom ins Netz einspeisen. Mit dem weiteren Umbau des Stromnetzes und dem steigenden Anteil erneuerbarer Energien an der Energieversorgung werden gerade die Windparks auf See zukünftig immer leistungsfähiger. Das sorgt für mehr Strom, aber auch für neue Herausforderungen beim Netzanschluss. Denn nicht immer vertragen sich das Stromnetz und die XXL-Turbinen ohne Probleme. Die Prüfstände oder Netzsimulatoren, über die die Wissenschaftsteams heute verfügen, sind inzwischen zu klein. Sie kommen schnell an ihre Leistungsgrenze und können bei der Optimierung deshalb nicht ausreichend helfen.

Mobiler Netzsimulator für Tests und Analysen im Feld

Das Fraunhofer-Institut für Windenergiesysteme entwickelt deshalb jetzt im Rahmen eines Forschungsprojektes zur Steigerung der Netzverträglichkeit von zukünftigen Offshore-Anlagen einen mobilen Netzsimulator. Mit ihm können selbst sehr große Windkraftanlagen geprüft und optimiert werden. Die mobile Testeinrichtung für Vor-Ort-Tests und Analysen wird über eine Leistung von 80 Megavoltampere (MVA) verfügen und damit die größte weltweit sein. Mit der "Mobil-Grid-CoP" (Mobile Testeinrichtung für Grid-Compliance Prüfungen) können die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler die elektrischen Eigenschaften der auf See errichteten Erzeugungsanlagen an unterschiedlichen Netzverknüpfungspunkten überprüfen. Künftig lassen sich neben Netzfehlern so zum Beispiel sogenannte dynamische Frequenzänderungen oder ein Blackout der großen Windkraftanlagen simulieren. Das macht realistische Prognosen über die Netzverträglichkeit der großflügeligen Stromerzeuger möglich - sogar mitten auf See.

Vermessung von ganzen Windparks wird möglich

"Der Mobile-Grid-CoP wird an einem Teststandort direkt an den Netzverknüpfungspunkt angeschlossen. Der 80 MVA-Netzsimulator ermöglicht den Test von Prüflingen bis zu einer Leistung von 20 MW, sodass sogar die Vermessung eines gesamten Windparks oder eines Strings machbar ist. Zudem ist eine aktive Störaufklärung im Netzbetrieb möglich", erklärt Gesa Quistorf, Projektleiterin am Fraunhofer IWES, die Möglichkeiten.

Mobile Testeinrichtung kann mit Wasserstofftestfeld gekoppelt werden

Der neue Prüfstand könne außerdem ohne Probleme mit der vorhandenen Test-Infrastruktur gekoppelt und zusätzlich an ein bereits geplantes Wasserstofftestfeld angebunden werden, ergänzt Professor Jan Wenske, stellvertretender Institutsleiter und technischer Direktor des Fraunhofer IWES.

Voraussichtlich im Herbst 2022 soll der Netzsimulator in Betrieb gehen. Das BMWi fördert das Forschungsprojekt mit 12,7 Millionen Euro.