Boeckmann, Thomas G. (2006)
Energiespeicher zur Netzintegration von Offshore-Windparks

Diplomarbeiten, Fachgebiet Energiesysteme, TU Berlin

Bis zum Jahr 2020 will die Bundesregierung erreichen, dass 20 % des elektrischen Stroms durch erneuerbare Energien bereitgestellt wird, wobei dies hauptsächlich durch große Offshore-Windparks erreicht werden soll. Die Integration von Windenergieanlagen in die bestehende Netzinfrastruktur bringt aber eine Reihe von Problemen mit sich. Elektrische Energiespeichersysteme stellen einen möglichen Lösungsansatz dieser vielfältigen Problemstellungen dar. Ziel dieser Arbeit ist es zu ermitteln, welche Speichertypen bei welcher Dimensionierung unter ökonomischen und ökologischen Gesichtspunkten eine Netzintegration am ehesten ermöglichen. Dazu werden verschiedene Versorgungsszenarien über ein Jahr in Minutenauflösung berechnet und relevante Kennzahlen ermittelt. Das im Rahmen dieser Arbeit erstellte Simulationstool SpeicherSim dient als Basis für diese Berechnungen. Es bildet die je nach Szenario verwendeten Netzkomponenten wie Speicher, fossile Kraftwerke oder Windenergieanlagen aufgrund von technischen, ökologischen und ökonomischen Daten realer Anlagen ab und berechnet deren Wechselwirkungen. Die Ergebnisse zeigen, dass sowohl ein Pumpspeicher- als auch ein Druckluftspeicherkraftwerk geeignet sind, die Integration großer Offshore-Windparks in die bestehende elektrische Infrastruktur zu erleichtern. Allerdings ist deren Einsatz mit zusätzlichen Kosten verbunden und die ökologische Bilanz ist nicht wesentlich besser als bei Systemen, die überschüssige Windenergie nicht nutzen. Die Batteriespeicheranlage konnte die an sie gestellte Aufgabe, die Abdeckung niedriger Leistungsbereiche welche von Pump- und Druckluftspeicherkraftwerke nicht ausgeglichen werden können, nicht zufrieden stellend erfüllen. Bei einer Veränderung des Einsatzzieles kann diese aber einen entscheidenden Beitrag zur Minimierung der kurzfristigen Netzschwankungen leisten. Der Einsatz eines Hochdruckelektrolyseurs zur Wasserstoffproduktion hat sich im Rahmen der in dieser Arbeit gewählten Betrachtungsweise als nicht sinnvoll herausgestellt. Ein Kraftwerk mit sehr dynamischem Betriebsverhalten ist aus Sicht der Netzstabilität eine geeignete Ergänzung zu einem Windpark. Auch eine Anpassung der Verbraucherlast ist geeignet um Schwankungen in der Erzeugung auszugleichen.

Fachgebiet Energiesysteme der TU Berlin
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