Was istIntegration von Solarsystemenund wie funktioniert es? Bei der Integration von Solarsystemen geht es um die Entwicklung von Technologien und Instrumenten, die die Einspeisung von Solarenergie in das Stromnetz ermöglichen und gleichzeitig die Zuverlässigkeit, Sicherheit und Effizienz des Netzes gewährleisten.
Das Stromnetz
In den meisten der letzten 100 Jahre waren Stromnetze mit einer groß angelegten, zentralisierten Energieerzeugung verbunden, die weit von den Verbrauchern entfernt war. Moderne Stromnetze sind viel komplexer und umfassen neben großen Kraftwerken auch variable Energiequellen wie Sonnen- und Windenergie, Energiespeichersysteme, leistungselektronische Geräte wie Wechselrichter und kleine Energieerzeugungssysteme wie Dachanlagen und Mikronetze. Diese kleineren und verstreuten Energiequellen werden allgemein als verteilte Energieressourcen (DER) bezeichnet.
Das Stromnetz wird in Übertragungs- und Verteilungssysteme unterteilt. Das Übertragungsnetz ist das Netz der Hochspannungsleitungen, die den Strom von zentralen Erzeugungsquellen wie großen Kraftwerken transportieren. Diese hohen Spannungen ermöglichen es, Strom über weite Entfernungen ohne übermäßige Verluste zu transportieren. Das Verteilungsnetz bezieht sich auf die Niederspannungsleitungen, die schließlich die Haushalte und Unternehmen erreichen. Umspannwerke und Transformatoren wandeln den Strom zwischen Hoch- und Niederspannung um. Der Strom musste in diesen Systemen nur in eine Richtung fließen: von der zentralen Erzeugungsquelle zum Verbraucher, bei Systemen wie der Solarenergie auf dem Dach muss das Netz nun einen Stromfluss in beide Richtungen ermöglichen, da diese Systeme den überschüssigen Strom, den sie erzeugen, wieder in das Netz einspeisen können.
Leistungselektronik
Mehr Solarenergie und erneuerbare Energien im Stromnetz bedeuten, dass mehr leistungselektronische Geräte integriert werden müssen, die Energie von einer Form in eine andere umwandeln. Dies kann die Umwandlung zwischen Hoch- und Niederspannung, die Regulierung des Stromflusses oder die Umwandlung zwischen Gleich- und Wechselstrom umfassen, je nachdem, wohin der Strom fließt und wie er verwendet wird. Bis zum Jahr 2030 könnten bis zu 80 % des Stroms durch leistungselektronische Geräte fließen. Eine Art von leistungselektronischem Gerät, das für die Integration von Solarenergie besonders wichtig ist, ist der Wechselrichter, der Gleichstrom, den ein Solarpanel erzeugt, in Wechselstrom umwandelt, den das Stromnetz nutzt.
Solar plus Speicher
Da Solarenergie nur dann erzeugt werden kann, wenn die Sonne scheint, ist die Fähigkeit, Solarenergie für eine spätere Nutzung zu speichern, wichtig: Sie trägt dazu bei, das Gleichgewicht zwischen Stromerzeugung und -nachfrage aufrechtzuerhalten. Das bedeutet, dass die Entwicklung von Batterien oder thermischen Speichern der Schlüssel zum Ausbau der Solarenergie ist.
Netzstabilität und -zuverlässigkeit
Das Stromnetz muss in der Lage sein, zuverlässig Strom zu liefern. Daher ist es für Versorgungsunternehmen und andere Netzbetreiber wichtig, in Echtzeit Informationen darüber zu erhalten, wie viel StromSolarsystemeproduzieren. Komplexe moderne Netze mit einer Mischung aus traditioneller Erzeugung und DER können die Reaktion auf außergewöhnliche Situationen wie Stürme oder Stromausfälle erschweren. Leistungselektronik hat das Potenzial, Echtzeitinformationen über das Netz zu sammeln und bei der Steuerung des Netzbetriebs zu helfen, spezielle "netzbildende" Wechselrichter könnten Solarenergie nutzen, um das Netz im Falle eines Stromausfalls neu zu starten.
