Taktgeber

Algorithmen sollen für stabiles Stromnetz sorgen

Wind- und Solarkraftwerke ersetzen zunehmend klassische Kraftwerke – doch damit fehlt dem Stromnetz ein stabiler Taktgeber.

(Bild: APA/HELMUT FOHRINGER)

Forscher der ETH Zürich haben neue Algorithmen zur Stabilisierung des Stromnetzes entwickelt, das wegen des zunehmenden Wegfalls klassischer Großkraftwerke außer Takt zu geraten droht. Mit der neuen Lösung sollen bei Netzfehlern alternative Energiequellen aus Windkraft und Photovoltaik am Netz bleiben können. 

Bisher hielten die Generatoren der klassischen Wasser-, Kohle- und Atomkraftwerke mit einfacher und träger Mechanik das Netz stabil. Die Generatoren steuerten den sogenannten Wechselstrom, der eine Hundertstelsekunde in die eine, und anschließend in die andere Richtung fließt, wie die ETH Zürich am Donnerstag in einer Mitteilung erklärt.

Wind- und Solarkraftwerke produzieren hingegen Gleichstrom, der zuerst von einem Wechselrichter in Wechselstrom umgewandelt werden muss, bevor er ins Netz gehen kann. Diese Wechselrichter orientieren sich am Takt des Netzes und speisen den Strom synchron dazu ein. Fehlen aber künftig wegen der Energiewende die taktgebenden Großkraftwerke, braucht es laut Mitteilung Ersatz.

Man kann nur einen Takt übernehmen, wenn auch einer vorgegeben wird.

Forschungsleiter Florian Dörfler

„Entscheidender Baustein der Energiewende“
Ein solcher könnten nun die Algorithmen der ETH sein, die netzbildende Wechselrichter steuern – also solche, die nicht nur dem Takt des Netzes folgen, sondern es aktiv stabilisieren. Bisher sorgte bei ihnen ein Schutzmechanismus dafür, dass sie sich bei einem Netzfehler vom Stromnetz trennen. Der Forschergruppe sei es nun gelungen, die netzbildenden Wechselrichter auch bei einem Netzfehler weiterzubetreiben.

Die Forscher stellten zunächst Berechnungen an, überprüften diese dann in Computersimulationen und schließlich in einer kleinen Testanlage im Labor. Da es sich um reine Softwareverbesserungen handelt, muss die Industrie keine Demonstrationsanlagen bauen, sondern kann die Algorithmen direkt in ihre Steuerungssoftware übernehmen. „Unser Ansatz ist derzeit der beste, um das Problem zu lösen“, zeigt sich Forschungsleiter Florian Dörfler überzeugt.

Die neuen Algorithmen tragen demnach zur Stabilität des Stromnetzes bei, verringern das Risiko von Blackouts und ebnen den Weg von zentralen Großkraftwerken hin zu einem dezentralen, flexiblen System kleinerer Kraftwerke, die erneuerbare Energie liefern. „Damit könnten sie zu einem entscheidenden Baustein der Energiewende werden“, so die Forscher.