Gesicherte Stromqualität im Zeitalter erneuerbarer Energien

Die Ursprünge des Unternehmens gehen bis ins Jahr 1890 zurück und führten seinerzeit zur Gründung der Aktiengesellschaft Hamburgische Elektricitäts-Werke (HEW). In der DDR-Zeit als Energiekombinat geführt, entstand daraus 1990 die heutige Wemag AG.

2014 markierte den Start einer innovativen Lösung, die neue Maßstäbe in der Energieversorgung setzt. Die Wemag AG tat sich dafür mit dem Berliner Spezialisten Younicos zusammen und realisierte das europaweit größte kommerzielle Batterie-Speicherkraftwerk mit einer Kapazität von 5 MW/h und einer installierten Leistung von 8 MW. 2016 wurde der Speicher auf 15 MW/h erweitert. Die gegenüber dem Netzbetreiber garantierte Leistung beträgt seitdem 10 MW.

Der Speicher beruht auf derzeit 215 miteinander verketteten Batterieschränken mit Lithium-Ionen-Akkus, die in einem eigens dafür gebauten Gebäude in Schwerin untergebracht sind. Seine Aufgabe besteht darin, Netzschwankungen auszugleichen, um dem Kunden unabhängig von den unterschiedlichen Betriebsbedingungen im Stromnetz stets eine einwandfreie Stromqualität zu bieten.

„Die Frequenz des Stromes muss sich in einem relativ engen Bereich zwischen 49,8 und 50,2 Hz bewegen, um zum Beispiel eine einwandfreie Funktion von Motoren und Maschinen zu gewährleisten,“ beschreibt Tobias Struck eine Aufgabe des Energiespeichers. Struck ist Leiter Energiespeicher und Projekte bei der Wemag AG und hat die Einrichtung dieser Anlage maßgeblich vorangetrieben. Die bedarfsgerechte Bereitstellung elektrischer Energie verlangt nach einer ständigen Abstimmung zwischen Angebot und Nachfrage. Das heißt, die Erzeugung muss jederzeit den aktuellen Verbrauch abdecken. „Das funktioniert aber nicht immer perfekt,“ erläutert Struck die Situation: „Die Folge sind permanenten Schwankungen der Netzfrequenz, und genau die können wir mit unserer Anlage ausgleichen. Der Kunde erhält also eine garantierte Stromqualität unabhängig von der Angebots- und Nachfragesituation.“

Durch die zunehmende Nutzung erneuerbarer Energie ist der Ausgleich von Frequenzschwankungen allerdings deutlich komplexer geworden. Wind und Sonne erzeugen zwar einen sauberen Strom. Aber wechselnde Witterungsverhältnisse sorgen für ganz erhebliche Schwankungen in der Stromproduktion. Damit dennoch jederzeit die erforderliche Regelleistung bereitsteht, müssen derzeit herkömmliche Kraftwerke ununterbrochen in Betrieb sein und verbrauchen dabei ständig fossile Brennstoffe. 

„Da sich konventionelle Kohlekraftwerke nur sehr langsam hoch- und runterfahren lassen, kommt es zum Beispiel bei Überproduktion immer wieder zur Abschaltung von Windkraftanlagen,“ erläutert Struck die Situation und ergänzt: „Batterien sind optimal, um solche kurzzeitigen Schwankungen abzupuffern. Sie schaffen damit freie Kapazität, sodass mehr Strom aus erneuerbaren Energiequellen genutzt werden kann.“ Mit seiner garantierten Leistung von 10 MW ist das Batteriespeicherkraftwerk in Schwerin mit dem Regelpotenzial einer 100 MW-Gasturbine vergleichbar.

Dabei funktioniert das Kraftwerk vollautomatisch. Das heißt, vor Ort wird niemand gebraucht, um den Prozess zu überwachen und zu steuern. Das Gebäude enthält 9 Transformatoren, 18 Wechselrichter und zwei Räume, in denen sich die Racks mit den Samsung Lithium-Ionen-Akkus befinden. Im ersten Raum stapeln sich die Speichereinheiten über zwei Etagen und bieten eine Kapazität von 5 MW. Der zweite Raum enthält nur etwa die halbe Anzahl an Racks, stellt jedoch 10 MW zur Verfügung. 

„Daran kann man erkennen, welche gewaltigen Fortschritte die Speichertechnologie in der kurzen Zeit seit Einrichtung der Anlage im Jahr 2014 gemacht hat,“ beschreibt Struck die Entwicklung und stellt Analogien zum Bereich der Elektromobilität her. 

Doch der Ausgleich von Frequenzschwankungen ist nur eine Funktion des Batteriespeicherkraftwerks: „Ein weiterer wichtiger Vorteil zeigt sich bei einem Blackout,“ so Struck: „Der Wiederaufbau des Stromnetzes nach erheblichen Netzausfällen ist sehr schwierig, da dies mit herkömmlicher Kraftwerkstechnik nicht möglich ist. Wir konnten jedoch mit einem groß angelegten Feldversuch nachweisen, dass unser Batteriespeicherkraftwerk uneingeschränkt schwarzstartfähig ist und in Verbindung mit einem lokalen Gaskraftwerk ein regionales Versorgungsnetz aufbauen kann.“
sw/ad/kk