NREL und GE demonstrieren netzbildende Windturbinentechnologie

Ein Durchbruch in der Netzresilienz

Forscher am National Renewable Energy Laboratory (NREL) und General Electric (GE) haben erfolgreich den weltweit ersten netzbildenden Typ-III-Windkraftgenerator in Versorgungsgröße demonstriert. Im Gegensatz zu herkömmlichen Turbinen kann dieses System das Netz bei einem Stromausfall neu starten oder unabhängig ohne externe Netzunterstützung betrieben werden. Diese Innovation markiert einen bedeutenden Schritt hin zu widerstandsfähigen und flexiblen Energiesystemen.

Verständnis von Typ-III-Windturbinen

Typ-III-Turbinen, auch bekannt als doppelt gespeiste Asynchrongeneratoren (DFIGs), werden in modernen Windparks weit verbreitet eingesetzt. Traditionell sind sie für die Synchronisation auf das Netz angewiesen. Die neue netzbildende Fähigkeit ermöglicht es ihnen jedoch, Spannung und Frequenz autonom zu erzeugen. Dadurch können sie Inselnetze stabilisieren und Black-Start-Dienste bereitstellen – Funktionen, die bisher konventionellen Kraftwerken vorbehalten waren.

Auswirkungen auf industrielle Automatisierungs- und Steuerungssysteme

Aus Sicht der industriellen Automatisierung verbessert die Integration netzbildender Turbinen in DCS- und SPS-basierte Steuerungssysteme die Betriebssflexibilität. Diese Turbinen können als verteilte Energiequellen (DERs) fungieren und Mikrogrids sowie hybride Energiesysteme unterstützen. Zudem reduziert ihre Fähigkeit, Stabilität bei Störungen aufrechtzuerhalten, die Abhängigkeit von fossilen Backup-Generatoren und trägt so zu Nachhaltigkeitszielen bei.

Marktchancen und Anwendungen

Dieser Fortschritt eröffnet neue Märkte für Windenergie:

• Inselnetze: Abgelegene Gemeinden können sich auf Windenergie verlassen, ohne durchgehend an das Netz angeschlossen zu sein.

• Black-Start-Fähigkeit: Versorgungsunternehmen können die Stromversorgung nach Ausfällen schneller wiederherstellen.

• Hybridsysteme: Windturbinen lassen sich nahtlos mit Solarenergie, Speicherlösungen und fortschrittlichen Steuerungssystemen integrieren.

Nach meiner Erfahrung suchen Versorgungsunternehmen und Industriebetreiber zunehmend nach netzbildenden Lösungen, um sowohl Zuverlässigkeits- als auch Dekarbonisierungsziele zu erreichen. Diese Technologie positioniert Windenergie als zentralen Akteur in zukünftigen Netzarchitekturen.

Expertenkommentar

Die Fähigkeit von Windturbinen, das Netz zu bilden, stellt einen Paradigmenwechsel dar. Jahrzehntelang galt erneuerbare Energie als „nicht steuerbar“. Mit der netzbildenden Technologie wird Windenergie zu einem aktiven Netzteilnehmer, der Spannung und Frequenz stabilisieren kann. Dies verbessert nicht nur die Resilienz, sondern beschleunigt auch den Übergang zu erneuerbar dominierten Energiesystemen.                                                

Zhao Ming ist ein erfahrener Spezialist für industrielle Automatisierung mit 15 Jahren Erfahrung in SPS-, DCS- und Schutzsystemen. Er liefert technische Einblicke und Branchenanalysen für führende Automatisierungsfachpublikationen mit Schwerpunkt auf erneuerbarer Integration, Netzresilienz und fortschrittlichen Steuerungsstrategien.