Die Vereinigten Staaten setzen in zunehmendem Maße auf den Rückzug von kohlebetriebenen Kraftwerken und haben das Ziel, bis 2026 die Hälfte ihrer Kohlekapazitäten stillzulegen. Damit soll der Übergang zu sauberer Energie und der Kampf gegen den Klimawandel vorangetrieben werden. Allerdings entsteht mit der Stilllegung dieser großen Kraftwerke eine Herausforderung für die Stabilität des Stromnetzes.
Große Kraftwerke tragen zur Stabilität des Netzes bei, indem ihre betriebenen Generatoren Frequenzschwankungen ausgleichen und auf unerwartete Stromausfälle reagieren können. Doch je mehr Kohlekraftwerke vom Netz genommen werden, desto wichtiger wird es, eine Lösung für diese stabilisierende Funktion zu finden.
Eine mögliche Lösung sind netzformende Wechselrichter, die den Stromfluss aus erneuerbaren Energien schnell und flexibel steuern können, um die Funktionen der stillgelegten Kohlekraftwerke zu imitieren. Durch die Integration netzformender Wechselrichter in das Stromnetz könnten die aufgrund der Kohleausstiege verlorengegangenen Funktionen ersetzt werden.
Netzformende Wechselrichter kommen bereits seit Jahrzehnten in Kleinstromnetzen und isolierten Energiesystemen zum Einsatz. In Ländern wie Australien und dem Vereinigten Königreich werden sie vermehrt eingesetzt. Die Vereinigten Staaten hinken trotz des rapiden Wachstums der erneuerbaren Energien bei der Übernahme dieser Technologie jedoch hinterher.
Das US-Energieministerium finanziert daher das 25 Millionen Dollar Projekt UNIFI, um die Forschung und den Einsatz von netzformenden Wechselrichtern im amerikanischen Energiesystem zu fördern. Ziel dieser Initiative ist es, Richtlinien und Standards für Hersteller zu entwickeln und eine reibungslose Integration verschiedener Wechselrichter in große Stromnetze zu gewährleisten.
Trotz vielversprechender Lösungsansätze im Bereich netzformender Wechselrichter gibt es noch offene Forschungsfragen. Die Anzahl der benötigten Wechselrichter im Netz hängt von Faktoren wie Alter, Stabilität und Geometrie des Netzes ab. Darüber hinaus wird daran geforscht, Probleme im Stromnetz effizienter zu diagnostizieren und zu beheben, sowie die Koordination und den Betrieb der netzformenden Wechselrichter zu optimieren.
Einführung
Die Vereinigten Staaten machen erhebliche Fortschritte bei der Stilllegung von Kohlekraftwerken im Rahmen ihres Engagements für den Übergang zu sauberer Energie und den Kampf gegen den Klimawandel. Die Stilllegung dieser großen Kraftwerke stellt jedoch eine Herausforderung dar, um die Stabilität des Stromnetzes zu gewährleisten. Eine mögliche Lösung für diese Herausforderung ist der Einsatz von Grid-Forming-Invertern, die die Funktionen großer Kraftwerke nachahmen und dem Netz Stabilität bieten können. Dieser Artikel untersucht die Rolle von Grid-Forming-Invertern im Übergang zu sauberer Energie und die Bemühungen, ihre Einführung in den Vereinigten Staaten zu fördern.
Die Herausforderung bei der Stilllegung von Kohlekraftwerken
Die Stilllegung von Kohlekraftwerken ist entscheidend, um die Treibhausgasemissionen zu reduzieren und den Klimawandel zu bekämpfen. Diese großen Kraftwerke spielen jedoch eine wichtige Rolle bei der Aufrechterhaltung der Stabilität des Stromnetzes durch ihre rotierenden Generatoren. Die rotierenden Generatoren helfen dabei, die Frequenz des Netzes stabil zu halten und auf unerwartete Ausfälle zu reagieren. Mit dem Stilllegen von mehr Kohlekraftwerken ist es daher notwendig, die stabilisierenden Funktionen, die sie bieten, zu ersetzen.
Die Stilllegung von Kohlekraftwerken stellt daher eine Herausforderung für die Stabilität des Stromnetzes dar.
Die Rolle von Grid-Forming-Invertern
Grid-Forming-Inverter bieten eine mögliche Lösung für die Herausforderung der Stilllegung von Kohlekraftwerken. Diese Inverter können den Fluss von erneuerbarer Energie schnell und flexibel kontrollieren und dabei die Funktion großer Kraftwerke nachahmen. Durch die Integration von Grid-Forming-Invertern in das Stromnetz können die verlorenen Funktionen bei der Stilllegung von Kohlekraftwerken ersetzt werden, um die Stabilität und Zuverlässigkeit des Netzes zu gewährleisten.
Grid-Forming-Inverter werden seit Jahrzehnten in Mikronetzen und isolierten Stromsystemen eingesetzt und haben dort ihre Fähigkeit zur Stabilisierung bewiesen. Jetzt wird versucht, ihren Einsatz in großen Stromnetzen auszuweiten. Länder wie Australien und das Vereinigte Königreich haben hierbei die Vorreiterrolle übernommen und Grid-Forming-Inverter in mehreren Anlagen integriert. Die Vereinigten Staaten hingegen sind trotz des rapiden Wachstums der erneuerbaren Energien zögerlicher bei der Einführung dieser Technologie.
Das UNIFI-Projekt
Um die Einführung von Grid-Forming-Invertern im US-Stromsystem zu fördern, finanziert das US-Energieministerium mit dem UNIFI-Projekt (Unlocking Non-Electrified Flexibility for Integrating Renewables) eine Initiative in Höhe von 25 Millionen US-Dollar. Ziel dieses Projekts ist es, Richtlinien und Standards für Hersteller zu erforschen und zu entwickeln sowie einen reibungslosen Integration von Grid-Forming-Invertern verschiedener Unternehmen in große Stromnetze sicherzustellen.
Offene Forschungsfragen
Obwohl Grid-Forming-Inverter eine vielversprechende Lösung bieten, gibt es immer noch offene Forschungsfragen, die geklärt werden müssen. Die Anzahl der Inverter, die in einem Netz benötigt werden, hängt von Faktoren wie dem Alter, der Stabilität und der Geometrie des Netzes ab. Forscher untersuchen auch Möglichkeiten, Probleme im Netz effizienter zu diagnostizieren und zu beheben sowie die Koordinierung und den Betrieb von Grid-Forming-Invertern zu optimieren. Diese Forschungsanstrengungen zielen darauf ab, die Effektivität und Zuverlässigkeit von Grid-Forming-Invertern in groß angelegten Stromnetzen zu verbessern.
Fazit
Die Stilllegung von Kohlekraftwerken ist ein entscheidender Schritt im Übergang zu sauberer Energie. Gleichzeitig stellt dies jedoch eine Herausforderung für die Stabilität des Stromnetzes dar. Grid-Forming-Inverter bieten eine vielversprechende Lösung, indem sie die Funktionen großer Kraftwerke nachahmen und Stabilität in das Netz bringen. Initiativen wie das UNIFI-Projekt arbeiten daran, die Einführung von Grid-Forming-Invertern in den Vereinigten Staaten zu fördern und einen reibungslosen Übergang zu sauberer Energie zu gewährleisten. Durch kontinuierliche Forschung und Entwicklung auf diesem Gebiet können die Nutzung und Effektivität von Grid-Forming-Invertern in groß angelegten Stromnetzen weiter optimiert werden, um ein nachhaltiges und stabiles Stromsystem zu ermöglichen.
