Das Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE hat ein innovatives Testverfahren für netzbildende Wechselrichter entwickelt, das im Rahmen des Projekts „GFM Benchmark“ entstanden ist. Dieses Projekt wurde in Zusammenarbeit mit den vier deutschen Übertragungsnetzbetreibern 50Hertz, Transnet BW, Amprion und Tennet TSO durchgeführt. Ziel dieser Initiative ist es, die Energiewende durch den Ausbau erneuerbarer Energiequellen zu unterstützen und gleichzeitig die Stabilität des Stromnetzes zu gewährleisten.
Die Bedeutung von netzbildenden Wechselrichtern wird in Zukunft wachsen, da sie neben Erneuerbaren Energien und Speicherkraftwerken entscheidende Systemdienstleistungen erbringen müssen. Netzbildende Eigenschaften beziehen sich auf die Fähigkeit von Wechselrichtern, eine stabile Netzspannung zu erzeugen, die sowohl die Amplitude als auch die Frequenz umfasst. Diese Eigenschaften sind notwendig, damit auch dezentrale Erzeugungsanlagen wie Photovoltaikanlagen und Batteriespeicher aktiv zur Stabilität des Stromnetzes beitragen können.
In den letzten Jahren haben zahlreiche Studien und Veröffentlichungen zu diesem Thema an Bedeutung gewonnen, und viele Netzbetreiber in verschiedenen Ländern haben bereits Dokumente veröffentlicht, die ein netzbildendes Verhalten definieren. Dennoch fehlt es an einer einheitlichen Norm oder Definition, was zu unterschiedlichen Interpretationen führt. Um diesem Mangel abzuhelfen, hat das Fraunhofer ISE in Zusammenarbeit mit den vier genannten Netzbetreibern ein umfassendes Mess- und Bewertungsverfahren entwickelt, das die Stabilisierungseigenschaften von Wechselrichtern analysiert.
Laut Dr. Sönke Rogalla, Abteilungsleiter am Fraunhofer ISE, war es das Ziel, ein besseres Verständnis dafür zu entwickeln, wie die Hersteller den Begriff der Netzbildung definieren und wie sie dies in der Programmierung ihrer Geräte umsetzen. Sie luden sieben internationale Unternehmen ein, um ihre Wechselrichter, die eine Leistungsspanne von wenigen Kilowatt bis zu fünf Megawatt abdecken, im Labor zu testen. Die Geräte stammten aus verschiedenen Ländern und befanden sich in unterschiedlichen Entwicklungsstadien, von Pilotprojekten bis hin zu Serienprodukten.
Im Rahmen der Tests wurden die Wechselrichter verschiedenen Betriebsbedingungen ausgesetzt, darunter auch kritische Netzsituationen wie plötzliche Frequenzänderungen oder Kurzschlüsse. Die Ergebnisse zeigten, dass die Geräte in klar definierten Anforderungen ähnliche Verhaltensweisen aufwiesen, während es in anderen Szenarien signifikante Unterschiede gab. Bei der Auswertung der Tests konnten den Herstellern wertvolle Hinweise für die Optimierung ihrer Geräte gegeben werden.
Das Projekt hat auch dazu beigetragen, praxisnahe Erfahrungen zu sammeln und die Testverfahren weiter zu verbessern. Bereits während der Projektlaufzeit flossen wichtige Erkenntnisse in die Normungsarbeit auf europäischer Ebene ein. Das Fraunhofer ISE hat seine Expertise insbesondere in die Erstellung des VDE FNN-Hinweises „Netzbildende Eigenschaften“ eingebracht, der kürzlich veröffentlicht wurde. Dieser Hinweis legt die Anforderungen und Nachweisführungen für netzbildende Einheiten fest und wird die Grundlage für den zukünftigen Markt für Momentanreserve bilden, der ab 2026 in Kraft tritt.
Das Team am Fraunhofer ISE ist bestens aufgestellt, um Hersteller und Anwender von netzbildenden Einheiten mit Zertifizierungsmessungen gemäß dem FNN-Hinweis zu unterstützen. Auch die Normierungsarbeiten auf europäischer Ebene schreiten voran. Das Netzwerk der Europäischen Übertragungsnetzbetreiber, ENTSO-E, arbeitet an einem Implementierungsleitfaden, der umfassende Anforderungen für netzbildende Eigenschaften umfasst und die Überführung in nationale Regularien erleichtern soll.
Die Ergebnisse der Tests werden anonymisiert veröffentlicht und erstmals auf dem 24. Wind & Solar Integration Workshop am 6. Oktober in Berlin präsentiert. Diese Entwicklungen sind ein wichtiger Schritt zur Förderung der Marktakzeptanz netzbildender Wechselrichter und zur weiteren Integration erneuerbarer Energien in das bestehende Stromnetz.
