Forschungsprojekt Regelenergie durch Windkraftanlagen

Durch den rasanten Ausbau der Windenergie in Deutschland, sowohl onshore als auch offshore, müssen auch Windkraftanlagen einen immer größeren Beitrag zur Versorgungssicherheit leisten. Ein wichtiger Aspekt ist hierbei die Bereitstellung von Regelleistung. Regelleistung wird benötigt, um kurzfristige Ungleichgewichte zwischen Erzeugung und Verbrauch auszugleichen. Durch die Bereitstellung von Regelleistung durch Windkraftanlagen wird eine wichtige Voraussetzung erfüllt, um die minimale konventionelle Kraftwerksleistung zu reduzieren, die zur Aufrechterhaltung der Systemsicherheit notwendig ist.

Zurzeit stellen in Deutschland Windkraftanlagen keine Regelleistung bereit, obwohl dies durch das neue EEG für Anlagen in der Direktvermarktung gesetzlich erlaubt ist. Dies kann damit begründet werden, dass die bestehenden Regularien nicht für die Windenergie geeignet sind. Daher ist es das übergeordnete Ziel des Projektes einen Vorschlag zu entwickeln, wie die Regularien ausgestaltet sein müssten, damit Windkraftanlagen Regelleistung bereit stellen können. Darüber hinaus werden die zu dem Vorschlag passenden Technologien und Verfahren entwickelt und in Feldtests demonstriert. Die Zusammensetzung des Konsortiums mit einem Forschungsinstitut, einem Anlagenhersteller, einem Windparkbetreiber und zwei Übertragungsnetzbetreibern garantiert, dass bei der Ausgestaltung des Vorschlags die Interessen der wichtigsten Akteure berücksichtigt werden.

Das übergeordnete Ziel lässt sich in drei Teilziele aufteilen:

Ziel 1: Entwicklung und Demonstration eines Nachweisverfahrens zur Regelleistungsbereitstellung durch Windkraftanlagen

Das im Projekt neu zu entwickelnde Nachweisverfahren sieht vor, dass die Bereitstellung von Regelleistung durch einen Vergleich der möglichen Ist-Einspeisung mit der realen Leistung des Windparks erfolgt. Dies gilt für alle drei Arten von Regelleistung (Minutenreserve, Sekundärregelleistung und Primärregelleistung). Die mögliche Ist-Einspeisung entspricht der Leistung, die der Park erzeugt hätte, wenn er nicht abgeregelt worden wäre. Dieses Nachweisverfahren berücksichtigt das nicht genau prognostizierbare Einspeiseverhalten der Windenergie. Die große Herausforderung ist dabei ein Verfahren zu entwickeln, mit dem die mögliche Ist-Einspeisung unter Berücksichtigung von Abschattungseffekten bestimmt werden kann. Im Projekt wird auch untersucht, ob das neu entwickelte Nachweisverfahren aus Gesamtsystemsicht besser ist, als das aktuelle Nachweisverfahren. Beim aktuellen Verfahren erfolgt der Nachweis über den Vergleich der geplanten Leistung (Fahrplan) mit der realen Einspeisung.

Ziel 2: Entwicklung eines Verfahrens zur Bestimmung eines gesicherten Regelleistungsangebots von Windkraftanlagen

Neben dem Nachweis ist die Angebotserstellung die zweite große regulatorische Hürde für die Windenergie. Im Projekt werden zur Angebotserstellung probabilistische Prognosen genutzt. Mit deren Hilfe kann die Wahrscheinlichkeit berechnet werden, mit der die Einspeisung eines Windparks zu einem bestimmten Zeitpunkt oberhalb einer bestimmten Leistung liegt. Im Projekt werden die potenziellen Angebote von einzelnen Parks, von Windpark-Pools und von allen Parks in Deutschland für verschiedene Sicherheitsniveaus berechnet. Hierbei ist die Herausforderung, die regulatorisch geforderte Zuverlässigkeit des Angebots von 100% mit den nur für eine Zuverlässigkeit kleiner 100% möglichen Angeboten von Windparks zusammen zu bringen.

Ziel 3: Entwicklung und Demonstration einer Regelung zur Bereitstellung von Regelleistung durch Windkraftanlagen

Damit Windkraftanlagen Regelleistung bereitstellen können, müssen Regelungsalgorithmen entsprechend dem neuen Nachweisverfahren entwickelt werden. Die Funktionsweise dieser Algorithmen wird in Feldtests demonstriert.