Von Julian Korb
Photovoltaik-Anlagen, Windparks und Ladeboxen für Elektrofahrzeuge – immer mehr sogenannte netzfolgende Einspeiser fordern die Stromnetze heraus. Denn Windkraft- und Solaranlagen können selbstständig bislang kein stabiles Stromnetz aufbauen. Nach dem weitflächigen Blackout in Spanien und Portugal stellt sich auch in Deutschland die Frage, wie es um die Stabilität des Netzes bestellt ist. Als Lösung werden in der Debatte häufig sogenannte netzbildende Wechselrichter genannt.
Diese elektrischen Geräte können Funktionen übernehmen, die bisher vor allem konventionelle Kraftwerke hatten, wie Spannungs- und Frequenzregelung, Bereitstellung von Momentanreserven und Schwarzstartfähigkeit. Damit können Sie ein eigenes stabiles Stromnetz bilden oder ein bestehendes System stabilisieren. Experten sind sich allerdings uneins, wie weit die Lösungen bereits sind.
System ohne konventionelle Kraftwerke
"Mit PV und Wind allein kann man kein System betreiben, wo in jedem Augenblick genau so viel Strom erzeugt werden muss, wie gerade verbraucht wird", sagt etwa der Blackout- und Krisenvorsorgeexperte Herberg Saurugg. "Auf dem Papier funktionieren netzbildende Wechselrichter, bidirektionales Laden und vieles mehr, aber in der Realität ist das noch nicht im großen Maßstab bewiesen."
Zuversichtlich zeigt sich dagegen Sönke Rogalla, Experte für Leistungselektronik und Netzintegration am Fraunhofer-Institut ISE in Freiburg. "Ich bin überzeugt, dass ein System mit netzbildenden Wechselrichtern auch ohne konventionelle Kraftwerke funktionieren kann." Also etwa ohne Kohle- und Gaskraftwerke. Die Herausforderung liege darin, die Wechselrichter so zu programmieren, dass sie in allen erdenklichen Situationen netzdienlich reagierten.
In Inselnetzen, sogenannten Microgrids, haben Forscher des Fraunhofer ISE dies bereits bewiesen. Auch an der technischen Universität ETH Zürich gibt es erfolgreiche Projekt. Kommerzielle Projekte gibt es ebenfalls, etwa vom deutschen Wechselrichterhersteller SMA.
Batteriespeicher entscheidend
Das größte Potenzial sieht Rogalla derzeit bei großen Stromspeichern. Viele dieser Mega-Batterien sollen in den kommenden Jahren gebaut werden. "Entscheidend wird sein, dass die großen Batteriespeicher, die in den kommenden Jahren ans Netz angeschlossen werden, netzbildende Eigenschaften mitbringen." Der Vorteil von Batterien: Sie können Strom ein- und ausspeisen und damit sowohl positive als auch negative Momentanreserve liefern – und damit Leistung innerhalb weniger Millisekunden bereitstellen, um Frequenzschwankungen im Netz abzupuffern.
Auch die vier großen Übertragungsnetzbetreiber (ÜNB) haben das Problem erkannt und ein Positionspapier für Anforderungen an netzbildende Wechselrichter verfasst. Im Dezember nahm der ostdeutsche ÜNB 50Hertz eine sogenannte Statcom-Anlage zur Blindleistungskompensation in Betrieb, die netzbildende Eigenschaften aufweist.
Erste Ausschreibungen angekündigt
Zudem wollen die ÜNB schon im kommenden Jahr erstmals Momentanreserve am Markt selbst beschaffen. Denn: Solche Leistungen lohnen sich für Anlagenbetreiber bislang finanziell nicht. Im Interview mit der ZfK kündigte Ulf Kasper, Leiter Regelreserven und Systembilanz beim Übertragungsnetzbetreiber Amprion, eine erste Ausschreibung für Momentanreserve bereits für Anfang 2027 an.
Mehr dazu lesen Sie hier: "Müssen zusätzliche Maßnahmen ergreifen": Amprion-Experte über stabiles Stromnetz
Auch für die Spannungshaltung so wichtige Blindleistung soll zeitnah eine erste Ausschreibung stattfinden. Herbert Saurugg bewertet diese Entwicklung kritisch. "Wir müssen immer mehr Leistungen, die früher durch konventionelle Kraftwerke 'gottgegeben' waren, finanziell anreizen", so der Krisenexperte.
Preisfindung schwierig
Unklar ist derzeit noch, wie die Ausschreibungen in der Praxis verlaufen werden. "Die Preisfindung bei der Momentanreserve gestaltet sich schwierig, weil es in diesem neuen Markt noch keine Erfahrungswerte gibt", sagt Rogalla vom Fraunhofer ISE. "Vermutlich werden die Netzbetreiber die Vergütung jedoch für Anlagenbetreiber, die sich in diesen neuen Markt wagen, attraktiv gestalten."
Mit den Erfahrungen, die durch die Pilotprojekte und die neuen Marktanreize entstehen, werden mit der Zeit netzbildende Eigenschaften in neuen Anlagen aber zum verpflichtenden Standard werden, zeigt sich Rogalla überzeugt. Da dafür kaum zusätzliche Hardware erforderlich sei, entstünden dann auch keine signifikanten Extrakosten für das Stromsystem.
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