Forschungsprojekt PNP Netze

PNP Netze – Netzbildende Regelung für verteilte Stromrichter - Validierung eines neuen Plug & Play Konzeptes

Förderung VDI VDE IT / BMBF
Laufzeit 01.01.2019 - 30.04.2022
Bearbeitende Fraunhofer IEE Tobias Gühna, Axel Seibel, Peter Unruh, Fabian Schnabel, Daniel Stracke, Alexander Quiring, Marco Jung

Der Ausschuss für Bildung, Forschung und Technikfolgeabschätzung des Deutschen Bundestages berichtet in der Drucksache 17/5672 über die „Gefährdung und Verletzbarkeit moderner Gesellschaften – am Beispiel eines großräumigen und langandauernden Ausfall der Stromversorgung“. Im Kapitel „Inselnetze als Option zur Steigerung der Resilienz der Stromversorgung nach einem Stromausfall“ wird darauf hingewiesen, dass Konzepte zum Aufbau von regional begrenzten Inselnetzen mit dezentralen vernetzten Energieversorgern von hoher Bedeutung für die Katastrophenbewältigung sind. Die Versorgung von zentralen Infrastrukturelementen wie Behörden, Krankenhäuser, Lebensmittellager, etc. werden explizit erwähnt. Das Fraunhofer IEE stellt in diesem Projekt einen innovativen Lösungsansatz zum Aufbau von Inselnetzen unter Verwendung von Stromrichtern mit einer netzbildender Regelung vor,

  1. die örtlich autark und modular einsetzbar sind,
  2. die gleichberechtigt mit anderen netzbildenden Stromrichtern agieren,
  3. die auf eine übergeordnete Kommunikation verzichten können,
  4. mit denen ein weiträumiger und langandauernder Stromausfall vermieden werden kann und
  5. die Spannungsqualität verbessern

USV-Anwendungen für Industrieanlagen, Notstromversorgungen für öffentlichen Einrichtungen (z.B. Feuerwehr, Rathäuser, THW, etc.) oder Krankenhäuser sind weitere Anwendungsbereiche, die inhärent von solchen Stromrichtern abgedeckt werden.

Um die Redundanz und die Modularität sowohl in Inselnetzen als auch im Verbundnetz entscheidend zu erhöhen, müssen die netzbildenden Stromrichter als zentrale Herausforderung beliebig örtlich im Netz verteilt werden können. Dies ist aktuell bei bestehenden Produkten mit konventionellen und in der Funktion eingeschränkten Regelungsverfahren nur unzureichend möglich. Der gesellschaftliche Nutzen dieses Regelungsverfahrens ist sehr hoch einzuschätzen, da Problemstellungen des Inselnetzes und des zukünftigen Versorgungsnetzes gelöst werden können.

Am Ende der Validierungsphase sollen neuartige netzbildende Stromrichter vorgestellt werden, die obige Herausforderungen erfüllen und die Grundlage für eine Ertüchtigung für eine spätere wirtschaftliche Verwertung bilden.

Ziele bei der Projektumsetzung

  1. Eindrückliche Demonstration der neuartigen Stromrichter verschiedener Leistungsklassen in einem Testnetz
        a. Netzbildendes Regelungsverfahren mit Netzzustandserkennung
        b. Schnelle Netzfehlererkennung und FRT Verhalten
  2. Unterstützung beim Netzwiederaufbau
  3. Erhöhen der Versorgungssicherheit: Behörden, Krankenhäuser, öffentliche Einrichtungen, Industrieanlagen, Schiffe, etc.
  4. Einfachere Planung von Inselnetzen (Projektierer)
  5. Einfachere Konfiguration (Parametrierung) von Inselnetzen (Anlagenbauer)
  6. Vereinfachung der ländlichen Elektrifizierung von netzfernen Regionen
  7. Erhöhen der Spannungsqualität