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Solarfeld auf Pellworm: Die Nordseeinsel erfüllt bereits heute den Anteil an erneuerbaren Energiequellen im Gesamt-Energiemix nach dem Energiekonzept 2050. Bild: Pellworm
Smarte Region Pellworm

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Rundum versorgt durch Wind und Sonne

Update: Stabile Stromversorgung ausschließlich durch Wind und Sonne - möglich machen es Energiespeicher und ein intelligentes Stromnetz, die im Rahmen des Forschungsprojekts Smart Region die Insel Pellworm mit Strom aus erneuerbaren Quellen versorgen.

Abgeschlossen ist die erste Phase des Forschungsprojekts Smart Region Pellworm, im Rahmen dessen in Norddeutschland das erste intelligente Stromnetz in Betrieb genommen wurde. Beteiligt am Projekt war Eon zusammen mit dem Netzbetreiber Schleswig-Holstein Netz, dem Fraunhofer Instituten IOSB-AST und Umsicht, Gustav Klein, Saft Batterien, der Fachhochschule Westküste sowie der RWTH Aachen.

Grüne Stabilität

In der Vergangenheit wurde auf Pellworm deutlich mehr Strom mittels Windkraft und Photovoltaikanlagen produziert als verbraucht. Trotzdem musste wegen der schwankenden Einspeisung der erneuerbaren Energien häufig Strom vom Festland über zwei Seekabel importiert werden. Wichtig war es daher, Lösungen zu finden, um die schwankende Einspeisung Erneuerbarer Energien abzufedern und deren Verwertung vor Ort zu verbessern. Hierzu wurde ein spezielles System aus zwei elektrischen Großbatterien sowie thermischen Speichern errichtet und dieses über ein neuartiges Energiemanagement mit den Stromanschlüssen der Kunden sowie den Windkraft- und Photovoltaikanlagen auf der Insel verbunden.

Erprobtes Prinzip wirtschaftlich nutzen

In der zweiten Phase des Projekts wird Eon auf der Nordsee-Insel gemeinsam mit seinen Partnern an neuen Geschäftsmodellen erproben, wie man diese Art der Stromversorgung auf Basis von Batterien auch wirtschaftlich zu einem Erfolg bringen kann. Ziel ist es außerdem, diese Technik in das bestehende virtuelle Kraftwerk des Eon Tochterunternehmens Hansewerk Natur zu integrieren. Durch Leistungssteigerungen, Skaleneffekte und Preisnachlässe sollen zukünftig die bisher noch sehr hohen Investitionskosten für die Speichersysteme ausgeglichen werden können.

Letzter Stand vom 5. Januar 2015: Eine Insel voller Energie

Für die Nordseeinsel Pellworm wurde ein intelligentes Stromnetz entwickelt, das die Umverteilung und Speicherung überschüssiger Energie ermöglicht. Der Anteil an erneuerbaren Energiequellen im Gesamt-Energiemix der Nordseeinsel entspricht bereits heute dem Energiekonzept 2050.

Auf Pellworm wird mit Windkraft, Photovoltaik und weiteren Anlagen über das Jahr gesehen mehr Strom produziert, als die Bewohner verbrauchen könnten. Damit diese Energieüberschüsse in Zeiten zu geringer Stromeinspeisung (beispielsweise bei Windflauten oder wenn keine Sonne scheint) von der Insel selbst genutzt werden können, hat ein Konsortium aus Wissenschaft und Industrie die optimale Zusammenarbeit elektrischer und thermischer Speicher mit erneuerbaren Energien erprobt. Dies geschah im Rahmen des dreijährigen Verbundprojekts „Smart-Region Pellworm“. So entstand auf Pellworm ein intelligentes Stromnetz in Deutschland, das es ermöglicht, die erneuerbare Energie direkt vor Ort zu nutzen. Nun wurde die Smart-Region Pellworm mit dem German Renewables Award für Innovationen im Bereich der erneuerbaren Energien ausgezeichnet.

Ziel des Gesamtprojekts war der Aufbau eines intelligenten Stromnetzes mit hybridem Speichersystem. Ein Team von Fraunhofer Umsicht hat dabei vor allem die Nutzung thermischer Speicher innerhalb des hybriden Speichersystems betrachtet und wissenschaftlich begleitet. Eine zentrale Aufgabe der Forscher war es, eine Wärmebedarfsprognose zu erstellen. „Wenn man wie auf Pellworm Elektrospeicherheizungen nutzt, um die Ungleichgewichte zwischen Verbrauch und Erzeugung im Stromnetz auszugleichen, muss natürlich trotzdem jederzeit der Wärmebedarf der Inselbewohner gedeckt sein“, erklärt Maike Hasselmann, die zusammen mit Carsten Beier für Fraunhofer Umsicht am Projekt beteiligt war. Damit die Anlageneinsatzplanung vorausschauend und frühzeitig unter Berücksichtigung der wichtigsten Randbedingungen erfolgen kann, ist es somit erforderlich, den in den nächsten Stunden zu deckenden Wärmebedarf zu prognostizieren.

Die Untersuchungen zeigen verschiedene Nutzungsmöglichkeiten für hybride Energiespeichersysteme auf. Neben der stärkeren Nutzung des vor Ort erzeugten Stroms durch die Zwischenspeicherung von überschüssigem Strom konnte beispielsweise der Einsatz der Speicher am Strommarkt und zur Entlastung des Stromnetzes demonstriert werden. Das Demonstrationsprojekt auf der Insel gilt deshalb als Vorzeigebeispiel auf dem Weg zur gelungenen Energiewende. Deshalb untersuchten die Forscher auch die Übertragbarkeit des für Pellworm entwickelten hybriden Speicherkonzepts auf andere Regionen Deutschlands. Dafür hat das Team von Fraunhofer Umsicht gemeinsam mit der RWTH Aachen Vergleichsregionen ausgewählt und diese in Simulationen untersucht. Laut der Forscher ist das Konzept grundsätzlich übertragbar, es sollte aber an die jeweilige individuelle Versorgungssituation angepasst werden. Nun gilt es, die Entwicklungsschritte vom Demonstrationsprojekt zu einem Projekt mit standardisierten Prozessen und Schnittstellen zu gehen, damit in Zukunft weitere Regionen von einem intelligenten Stromnetz wie auf Pellworm profitieren können.

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