Stromnetz

Stabile Stromnetze

Resilienz und Power Quality auf allen Netzebenen

Ein Thema, das alle Netzbetreiber betrifft: Durch den steigenden Anteil erneuerbarer Energien wird es immer schwieriger die Netzstabilität auch in Ausnahmesituationen aufrechtzuhalten. Gleichzeitig kommen Elektrofahrzeuge als neue stochastische Verbraucher hinzu. Hier können Flywheels eine wichtige Funktion übernehmen, denn sie erhöhen die Resilienz eines Stromnetzes und sichern die Qualität der Stromversorgung – und lösen so die Probleme der Netzstabilität zu wettbewerbsfähigen Kosten.

Systemdienstleistungen im
Übertragungsnetz und Verteilnetz

Die Energiewende macht neue technische Lösungen für einen sicheren, zuverlässigen Netzbetrieb nötig. Anforderungen, die sich auch in neuen Regularien für Systemdienstleistungen wiederfinden. Das Flywheel kann eine Vielzahl dieser notwendigen und regulatorisch vorgesehenen neuen Systemdienstleistungen übernehmen, teils auch parallel.

Anwendungs-Vorteile:

  • Erbringung von schneller Regelleistung mit voller Leistung innerhalb von Millisekunden
  • Bereitstellung von Momentanreserve, lokaler Trägheit und Spannungsregelung
  • Ermöglichung von Schwarzstartfähigkeit und Inselbetriebsfähigkeit einzelner Netzabschnitte

Das Flywheel im Übertragungsnetz

Das Flywheel im Verteilnetz

Advanced Industrial Microgrids und unterbrechungsfreie Stromversorgung

In vielen Regionen kann der Ausbau der Stromnetze nicht Schritt halten mit den wachsenden Anforderungen der produzierenden Industrie an die Qualität der Stromversorgung.

Hier schafft das Flywheel neue Perspektiven: Es ermöglicht es, Netzabschnitte automatisch in einen Inselmodus zu überführen, wenn das umgebende Netz instabil wird. Die angeschlossenen Anlagen und Verbraucher werden dann ohne Unterbrechung weiterbetrieben, Prozesse ohne Qualitätseinbußen weitergeführt. Das Flywheel bildet ein lokales Stromnetz und stellt Leistungsreserven zur Verfügung, um auftretende Lastspitzen sofort auszugleichen.

Ist das umgebende Netz wieder verfügbar, erfolgt auto­matisch die Synchronisation des Microgrids mit dem um­gebenden Netz und das Microgrid wird wieder mit dem umgebenden Netz gekoppelt, ebenfalls ohne Unterbrechung.

Anwendungs-Vorteile:

  • Netzbildung und -stabilisierung von Microgrids von 200 kVA bis 10 MVA, Einbindung von dynamischen Lasten und erneuerbaren Erzeugern
  • Befähigung von Gasmotoren zur automatisierten Inselnetzbildung, volle Leistung ab der ersten Sekunde, auch als Upgrade bestehender Anlagen
  • Unterbrechungsfreie Stromversorgung für Kurzzeitunterbrechungen und in Kombination mit Gas- oder Dieselmotoren auch für langanhaltende Netzausfälle

Kritische Anlagen im industriellen Microgrid

Hybride Energiespeicher

In Kopplung mit Batteriespeichern, wie beispielsweise Li-Ionen Batterien, bewirkt das Flywheel eine Zyklen­schonung der Batterie. Die Installation eines Flywheel- Systems mit nur einem Bruchteil der Batterie-Leistung kann bereits die zyklische Belastung der Batterie deutlich reduzieren – und so ihre Lebensdauer erheblich verlängern.

Anwendungs-Vorteile:

  • Unbegrenzte Mikro- und Mittelzyklusfestigkeit des Speichersystems
  • Steigerung der Lebensdauer der Batterie
  • Auch als Upgrade für bestehende Installation möglich

Bahnstrom

Spannungs-Stabilisierung
und Rekuperation

Auch im Bahnnetz macht sich das Prinzip bezahlt: Ein stationäres Flywheel, das an ein Gleichstrom-Bahnnetz angeschlossen ist, stabilisiert dessen Spannung und es kann gleichzeitig einen Großteil der Bremsenergie rekuperieren und sie während der Beschleunigungsphasen wieder an die Züge abgeben. Die bestehende Infrastruktur wird dadurch besser ausgenutzt, die Effizienz des Bahnnetzes erhöht sich – und die Energiebezugskosten lassen sich deutlich reduzieren.

Anwendungs-Vorteile:

  • Steigerung der Ausnutzung und der Effizienz von Bahnnetzen
  • Reduzierung der Energiebezugskosten
  • Geringere Kosten für den Netzanschluss
  • Reduktion von Spitzenlasten

PowerMapper

Um den optimalen Standort des Flywheels in einem Bahnnetz zu bestimmen, wurde das Mess-System PowerMapper ent­wickelt. Dieses Cloud-verbundene, zugmontierte System erfasst die im Bremswiderstand verheizte Leistung und protokolliert sie zusammen mit den Koordinaten. So lässt sich das wirtschaftliche und technische Potenzial eines Flywheels in der konkreten Anwendung analysieren und ein geeigneter Standort bestimmen – sehr genau und zuverlässig.

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