Hybridtechnologie stärkt Wind- und Solarenergie

Wind- und Solarenergie sind dank ihrer geringen Klimafolgen und ihrer hohen Kosteneffizienz heute die am schnellsten wachsenden Energiequellen der Welt. Die zunehmende Stromerzeugung aus wetterabhängigen Energiequellen stellt jedoch auch eine Herausforderung für das Gleichgewicht und die Stabilität des Stromsystems dar.  

Jetzt hat Vattenfall eine intelligente Technologie entwickelt, die viele dieser Probleme löst. In so genannten Hybridparks werden verschiedene Energiequellen so kombiniert und gesteuert, dass das Beste aus jeder Energiequelle herausgeholt wird. Ein hybrider Wind- und Batteriepark zum Beispiel bietet die Kapazität für eine nachhaltige Erzeugung, sekundengenaue Regelung und eine Energieversorgung auch bei Stillstand. Dies macht ihn zu einer hoch wertvollen Ergänzung im Bereich der wichtigsten Systemdienste. Vieles deutet darauf hin, dass die Hybridparktechnologie zum Standard für neue Windparks und auch für künftige große Solarparks werden könnte. 

Viel Potenzial, das System zu unterstützen

Im südschwedischen Hjuleberg hat Vattenfall zusammen mit der Rentenversicherungsgesellschaft Skandia das erste kommerzielle Hybridkraftwerk Schwedens errichtet. In diesem Park, einem der modernsten seiner Art in Europa, sind zwölf Windturbinen mit einer Gesamtleistung von 36 MW mit einem großen Batteriespeicher von 30 MW kombiniert. Alle werden durch ausgeklügelte und speziell entwickelte Algorithmen gesteuert. 

Ein Stromsystem muss im Gleichgewicht und die Netzfrequenz stabil sein – in Europa sollte sie 50 Hertz betragen. Dies wird in der Regel durch die Drosselung der Kraftwerke im System erreicht, da der Stromverbrauch im Laufe des Tages schwankt.   

Selbst ein Standard-Windpark ist bereits flexibel und seine Leistung kann bei Bedarf schnell angepasst werden – schneller als viele andere Energiequellen. Wird die Windenergie mit einem großen Batteriespeicher und einer intelligenten Steuerung kombiniert, steigen die Möglichkeiten und Fähigkeiten enorm, da der Park die Erzeugung dann nicht nur nach unten regeln, sondern bei Bedarf auch hochfahren kann. Und genau hier liegt die Stärke von Hjuleberg. 

„Wir haben bereits anderswo, sowohl in den Niederlanden als auch im Vereinigten Königreich, Hybridparks gebaut, aber Hjuleberg zeichnet sich dadurch aus, dass die beiden Ressourcen Wind und Batterie hier Hand in Hand arbeiten. Auf diese Weise können wir die erneuerbaren Energien auf möglichst effiziente Weise nutzen. Wenn wir zum Beispiel die Windenergieerzeugung eine Zeit lang reduzieren müssen, können wir stattdessen die Batterie aufladen und diese Energie später verwenden. Außerdem lässt sich der Netzanschluss maximal ausnutzen“, erklärt Johan Kronman, Senior project manager im Windbereichs von Vattenfall.  

Der Hybridpark in Hjuleberg wurde im Sommer 2024 in Betrieb genommen und ist in der Lage, eine breite Palette von Unterstützungsdiensten für das schwedische Stromnetz zu leisten, die von der sekundengenauen Feinabstimmung nach oben und unten bis hin zum Ausgleich größerer Vorfälle wie etwa Unterbrechungen oder Produktionsausfällen an anderen Stellen des Systems reichen. Der Hybridpark verfügt über die einzigartige Fähigkeit, alle Unterstützungsdienste zu leisten, die der schwedische Übertragungsnetzbetreiber Svenska Kraftnät benötigt. 

Robin Landau aus der Abteilung Energiehandel bei Vattenfall ist für den Handel mit der Erzeugung des Hybridparks Hjuleberg zuständig: „Mit unserer Lösung werden Gebote für alle verfügbaren Dienste und Märkte abgegeben, woraufhin unsere Algorithmen die beste Kombination auf Grundlage der Marktanforderungen und des Status der Hybridflotte ermitteln. Unsere Verkaufsentscheidung wird dann in Steuersignale an den Park umgesetzt, der den Auftrag wiederum unter Berücksichtigung der technischen und netzbedingten Einschränkungen ausführt.“  

Status in Echtzeit aktualisiert

Die Einzigartigkeit der Hjuleberg-Lösung liegt in dem von Vattenfall entwickelten intelligenten Steuerungssystem, das in Echtzeit berechnet, welche Kombination aus Windenergieerzeugung und Batterieleistung die besten Ergebnisse für das Netz liefert. 

„In anderen von uns entwickelten Hybridparks werden die Batterie und die Wind- beziehungsweise Solarstromerzeugung separat gesteuert. Bei dieser Lösung jedoch arbeiten Energiespeicher und Windturbinen als gekoppelte Einheit. In jedem Moment wird die optimale Verteilung zwischen Erzeugung und Speicherung neu berechnet. Wenn also der Wind unstetig ist, können wir ihn mit der Batterie unterstützen und umgekehrt“, sagt Ozan Sahin, Ingenieur bei Vattenfall R&D, der zum Team hinter der technischen Lösung gehört.  

In anderen Ländern sind die Prinzipien der Unterstützungsdienste etwas anders gestaltet, aber die Zeit ist reif für die Technologie, und in Deutschland plant Vattenfall beispielsweise umfangreiche Investitionen in Hybridparks, die Solarenergie und Batterien kombinieren.  

„Hybridparks mit Batteriespeichern haben höchstwahrscheinlich eine gute Zukunft. Sie werden benötigt, um einen wachsenden Anteil der wetterabhängigen Erzeugung in das System zu integrieren, und die Preise für Batterien sind im Laufe der Zeit gefallen. Batterien lösen nicht alle Probleme, aber ihre schnelle Verfügbarkeit und Flexibilität sind eine große Stärke“, sagt Johan Kronman.