Regionen-Serie: Reallabor H2-Speicherkraftwerk Schwarze Pumpe

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19. Mai 2022

Regionen-Serie: Reallabor H2-Speicherkraftwerk Schwarze Pumpe

Strukturschema – Vergleich eines H2-Speicherkraftwerks mit einem konventionellen Kraftwerk
Strukturschema – Vergleich: H2- und konventionelles Speicherkraftwerk

Um grĂŒnen Wasserstoff erzeugen zu können, sollen Elektrolyseure mit Solar- und Windkraft betrieben werden. Da diese fluktuieren, also nicht kontinuierlich zu VerfĂŒgung stehen, bedarf es einer anderen Herangehensweise und Steuerung als bei konventionellen Kraftwerken. Am Referenzkraftwerk Lausitz (RefLau) wird im Rahmen eines Fördervorhabens, zunĂ€chst in kleinem Maßstab, analysiert, wie spĂ€ter einmal deutschlandweit die Energieversorgung geregelt werden könnte.

Seit den 1920er Jahren existiert eine großrĂ€umige Stromversorgung. Das erste richtige Kraftwerk war das 1895 von Nikola Tesla in Nordamerika erbaute Wasserkraftwerk Niagara Hydro-Electric Power Plant, mit welchem die Stadt Buffalo am Lake Erie versorgt wurde. Dieses Vorhaben war so erfolgreich, dass schnell mehr elektrische Energie benötigt wurde. Diese zunehmende Nachfrage konnte dann nur aus fossilen Quellen wie Kohle befriedigt werden, weshalb zuerst die Wattsche Kolben-Dampfmaschine und spĂ€ter die moderne Turbinen-Dampfmaschine zum Einsatz kam – dann als thermische Kraftwerke. Auch die folgenden, mit dem Einsteinschen Massendefekt arbeitenden Atom-Dampfkraftwerke sind hier zu nennen. Heute werden ĂŒber 80 Prozent der elektrischen Energie weltweit aus thermischen Kraftwerken erzeugt, wobei der Bedarf an Strom allein in Deutschland 600 TWh pro Jahr betrĂ€gt. Der weltweite Stromverbrauch wird heute auf etwa 20.000 TWh pro Jahr geschĂ€tzt.

Reglerkaskade
Das elektrische Energieversorgungsystem ist ein geregeltes System, welches zu jedem Zeitpunkt genau die elektrische Leistung erzeugt, welche auch verbraucht wird. Das hat, ausgehend von der Wattschen Dampfmaschine, zu einem kaskadierten Regelungssystem gefĂŒhrt, bei welchem die erzeugte Leistung ĂŒber unterschiedliche Wandler und aus verschiedenen Speichern fĂŒr unterschiedliche Zeitbereiche bereitgestellt werden muss:

  1. Momentanreserve, sofortige Leistungsbereitstellung, Schwungmassen (Momentary Reserve, inhÀrenter Speicher, keine aktive Regelung nötig)
  2. PrimĂ€rregelung, Frequenzregelung, Dampfspeicher (Frequency Containment Reserves – FCR)
  3. SekundĂ€rregelung, Frequenz-Leistungsregelung, Kohlespeicher (Automatic Frequency Restoration Reserves – aFRR)
  4. TertiĂ€rregelung, RĂŒckstellung der PrimĂ€r- und SekundĂ€rregelung, Kohlespeicher (Manual Frequency Restoration Reserves – mFRR)

Diese Reglerkaskade wird im ENTSO-E-Handbuch als Policy 1: Load-Frequency Control and Performance beschrieben. Aufgrund dieser historischen Vorgaben ist es gleichgĂŒltig, mit welchen Erzeugern die elektrische Energie bereitgestellt wird, wenn nur die obigen Netzregelaufgaben erfĂŒllt werden. Geschieht das nicht, wird das System instabil, was dann im Blackout enden kann.[…]


 gekĂŒrzte Online-Version
Den kompletten Fachbericht finden Sie in der aktuellen Ausgabe des HZwei-Magazins.

Autor: Prof. Harald Weber, UniversitÀt Rostock

Quellenangabe:
JCB erreicht H2-Meilenstein

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