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Bild: iStock, muuraa

Power-to-Gas Energie speichern und später nutzen

05.04.2017

Power-to-Gas-Anlagen könnten im Energiemarkt künftig eine entscheidende Rolle spielen. Denn die Anlagen koppeln den Stromsektor mit der Wärme und der Mobilität und beziehen somit zwei wichtige Bereiche in den Klimaschutz ein. Steuerungen erleichtern die Einbindung und kommunikative Vernetzung der Anlagen in flexibel regelbaren virtuellen Kraftwerken.

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Klimaschutz ist in Deutschland hoch aufgehängt. Bis 2050 soll der Anteil erneuerbarer Energien am Stromverbrauch von derzeit knapp 35 auf 100 Prozent erhöht werden. Allerdings stoßen die Stromleitungen wegen des schnellen Ausbaus bereits an ihre Grenzen. Denn die Ökostromproduktion unterliegt witterungsbedingten Schwankungen und muss an den Bedarf angepasst werden, um die Netzstabilität nicht zu gefährden. Speicher können das Problem lösen, indem sie Stromüberschüsse aufnehmen und bei Bedarf wieder abgeben. Während sich Batteriespeicher eignen, Stromüberschüsse aus dem Netz zu ziehen, können Power-to-Gas-Anlagen als Langfristspeicher für Entlastung sorgen.

Wasserstoff ist vielseitig einsetzbar

Power-to-Gas könnte eine wichtige Rolle spielen, denn der Wasserstoff lässt sich nicht nur im Stromsektor einsetzen. Er bietet sich auch als Rohstoff für die Chemieindustrie oder als Sprit für Brennstoffzellenfahrzeuge an. Oder es kann in Methan umgewandelt und in das bestehende Erdgasnetz eingespeist werden, das Heizungen, Kraftwerke und Tankstellen versorgt. Trotz kleinerer Hürden glauben Experten an einen Durchbruch von Power-to-Gas, denn es seien noch wesentliche technische Weiterentwicklungen zu erwarten.

Speicherung über Limit

Um Power-to-Gas auf den Weg zu bringen, erproben Unternehmen die Technik in vielen Projekten. Sie testen unter anderem, wie viel Wasserstoff im Erdgasnetz gespeichert werden kann. Ein anderer Weg, Wasserstoff nutzbar zu machen, führt über die Umwandlung zu Kohlenwasserstoff, einem Kraftstoff.

Wago kann helfen, Power-to-Gas in das Smart Grid und in flexibel regelbare Verbünde, sogenannte virtuelle Kraftwerke, einzubinden. Die Strom-, Gas-, Wärme- und Wasserversorgung wird wegen der steigenden Zahl der dezentralen Anlagen immer komplexer; es entsteht teils ein unübersichtliches Netz mit verschiedenen Schnittstellen verschiedener Hersteller. Also sind intelligente und flexible Fernwirklösungen gefragt, die dem Bedarf der Anwender nach kompatiblen Lösungen gerecht wird. Das Fernwirk Gateway WTG bietet hier eine Lösung. Mit ihm lassen sich bis zu 16 Fernwirkunterstationen in einer offenen Struktur an die Leit­ebene anbinden. Damit gewinnen Anwender an Freiheit, Transparenz und Kosteneffizienz. Wagos WTG führt eine offene Übertragungsebene zwischen den Teilnehmern in Feld und der Leitebene ein. Dafür verbindet die Steuerung PFC200 mit Fernwirksoftware als Kommunikationsgateway die Unterstationen mit der Leitwarte. Das WTG kann überall zum Einsatz kommen, wo Unterstationen herstellerunabhängig angeschaltet werden sollen.

Ein weiteres Problem beim Zusammenschluss von dezentralen Anlagen wie Power-to-Gas-Anlagen ist, dass sie aufgrund der verschiedenen Hersteller nicht dieselbe Sprache sprechen und sich ihr Einsatz daher schwer koordinieren lässt. Wago kann für eine bessere Kommunikation sorgen: Seine Fernwirksteuerungen erfüllen die Anforderungen des Industriestandards VHPready und stellen somit eine gute Anbindung der Anlagen an das virtuelle Kraftwerk sicher.

Dolmetscher zwischen Leitwarte 
und Anlage

Die aktuelle Version der Spezifikation ist die VHPready 4.0. Sie fasst die Steuerung und Kommunikation im Verbund des virtuellen Kraftwerks zusammen und sorgt als Dolmetscher dafür, dass sich Leitwarte und Anlagen verstehen. VHPready standardisiert die Objekte und Variablen unterschiedlicher Kommunikationsprotokolle und deklariert sie. Statt wie bisher über ein anlagenspezifisches Set an Variablen wird mit VHPready über vordefinierte Profile mit einheitlichen Datenpunktlisten kommuniziert.

Neben der Kommunikation werden domainspezifische Festlegungen wie Vorgaben zum Betriebsverhalten und zu Reaktionszeiten definiert. Damit kann die Leitwarte Steuerungsparameter für einen Zeitraum von 24 Stunden als Befehl/Satz/Meldung/Datei zur Anlage übertragen. Hier spielt Datensicherheit eine zentrale Rolle. Aus der Wago-Steuerung heraus kann direkt über OpenVPN oder IPSec ein VPN-Tunnel aufgebaut werden, um verschlüsselt Daten an die Leitstelle zu übertragen und von dort zu empfangen. Die Technik zur Integration von Power-to-Gas ins Smart Grid steht bereit.

Bildergalerie

  • Wago's Fernwirksteuerungen erfüllen die Anforderungen des Industriestandards VHPready (Virtual Heat and Power) und stellen somit eine problemlose Anbindung der Anlagen an das virtuelle Kraftwerk sicher.

    Bild: Sascha Rentzing, Wago

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