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Auf dem Weg in eine solarbetriebene Zukunft: Photovoltaikanlagen netzfreundlicher gestalten

Im Wettlauf gegen den Klimawandel haben EU-Forschende untersucht, auf welche Weise mehr Sonnenenergie in unserem Energiesystem zum Einsatz gebracht werden kann.

Klimawandel und Umwelt
Energie

Unauffällige, saubere, geräuscharme und wettbewerbsfähige solare Photovoltaiksysteme spielen eine grundlegende Rolle bei der Verwirklichung eines nachhaltigen Europas. Sie wurden auch als Schlüssel zur Erreichung nachhaltiger Ziele identifiziert, die in der Europa-2020-Strategie im Zusammenhang mit der Förderung eines höheren Niveaus der Photovoltaik-Integration festgelegt wurden.

Die Herausforderung hinsichtlich „zu viel“ Solarenergie

Der zunehmende Einsatz von Photovoltaik ist jedoch kein leichtes Unterfangen. Obgleich die Photovoltaik-Technologie großes Potenzial für eine hohe Integration sowohl im ländlichen als auch im städtischen Umfeld bewiesen hat, stößt sie an Grenzen. Das Stromnetz ist zum einen nicht in der Lage, ein „Übermaß“ an Solarstrom zu verarbeiten, da die Solarstromerzeugung nicht grundlastfähig ist – d. h. sie kann nicht ein- oder ausgeschaltet werden, um einen schwankenden Strombedarf zu decken. Hinzu kommt, dass kein Einfluss darauf genommen werden kann, wann die Sonne scheint. Auch sind Solaranlagen nicht „netzfreundlich“. Daher können sie das Stromnetz nicht angemessen unterstützen, wenn etwas schief geht, wie beispielsweise bei elektrischen Störungen. Unter Kenntnis dieser Einschränkungen und mit der Unterstützung des Marie-Skłodowska-Curie-Programms machte sich das Projekt PVCI daran, Lösungen zu finden. Das Projektteam untersuchte, wie Photovoltaikanlagen in „netzfreundlichere“ Kraftwerke umgewandelt werden können, um den Anteil der Solarenergie im Energiemix zu erhöhen. „Eine Hauptaufgabe dieses Projekts bestand darin, Regelalgorithmen für die Solaranlagen zu entwickeln. Diese sollen die Bereitstellung von ,Hilfsdiensten‘ für das Netz ermöglichen, um beispielsweise das Stromnetz bei Störungen zu unterstützen“, berichtet Marie-Skłodowska-Curie-Stipendiat Efstratios Batzelis. Das Projekt analysierte darüber hinaus die Stabilität des Stromsystems bei hoher Sonneneinstrahlung, um zu beurteilen, welches Maß an Sonnenenergie eingesetzt werden könnte. „Dadurch sollten Einblicke ermöglicht werden, wie die EU ihre Solarziele erreichen und ihre führende Stellung in der Solarindustrie aufrechterhalten kann.“

Wichtige Entwicklungen

„Schon früh wurde uns klar, dass die Solaranlage nur dann ‚netzfreundlicher‘ werden kann, wenn sie wie herkömmliche thermische Kraftwerke ihre Leistung je nach Bedarf hochregulieren kann. Da wir aber nicht einfach ‚mehr Sonne‘ verbrennen können wie dies bei Brennstoffen der Fall ist, gibt es zwei Optionen. Entweder können kostspielige Akkus installiert oder das Solarsystem unterhalb der vollen Kapazität betrieben werden“, erklärt Batzelis. Aus dieser Erkenntnis heraus wurde im Rahmen des Projekts eine Steuerungsmethode entwickelt, die es einem Photovoltaik-System ermöglicht, Leistungsreserven vorzuhalten. Eine solche Reserveleistung kann in schwierigen Zeiten Energie freisetzen, die das Stromnetz unterstützt. Außerdem entwickelte das Projekt einen Modellierungsrahmen, anhand dessen es möglich ist, die Leistung des Photovoltaiksystems unter dynamischen und verzerrten Stromnetzbedingungen zu beobachten. So kann untersucht werden, wie sich der zunehmende Einsatz der Solarenergie auf die Stabilität des Energiesystems auswirkt.

Zukunftsaussichten

Am Ende des PVCI-Projekts erhielt Batzelis ein weiteres renommiertes fünfjähriges Forschungsstipendium der Royal Academy of Engineering am Imperial College London, um seine Forschung zur Solarintegration auch auf Entwicklungsländer auszuweiten. „Nachdem ich die technischen Hindernisse für den Einsatz der Solarenergie in der EU untersucht hatte, beschloss ich, dass ich mich nun auf Entwicklungsländer konzentrieren sollte, die sich derzeit ernsthaften Herausforderungen bei der Erreichung ihrer Ziele im Bereich der Solarenergie und der nachhaltigen Entwicklung der Vereinten Nationen gegenübersehen“, schließt Batzelis.

Schlüsselbegriffe

PVCI, Photovoltaik, Steuerung, integrieren, netzfreundlich, Energiesystem, solar

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