(WK-intern) – Zukunftsweisende Lösungen zur optimalen Nutzung erneuerbarer Energien

Bundesweit einmaliges Projekt zur Stromspeicherung auf Pellworm gestartet

Die Nordseeinsel Pellworm wird zur Modellregion für intelligente Stromnetze und die lokale Speicherung von regenerativ erzeugtem Strom.

Nach einer umfassenden Analyse aller energietechnischen Einrichtungen auf der Insel geht jetzt das Leuchtturmprojekt „Smart Region Pellworm“ an den Start. Ziel des Projektes ist es, Stromerzeugung und Verbrauch vor Ort energietechnisch zusammenzubringen, um so die Abhängigkeit von großräumigen Abtransporten quer durch Deutschland und Europa und dafür erforderlichen Netzausbau für EEG-Strom zu reduzieren. Das Projekt wird von einem breit aufgestellten Innovationsverbund aus Industrie und Wissenschaft durchgeführt und vom Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit als eines der ersten Projekte gefördert – Grundlage ist ein Beschluss des deutschen Bundestages im Rahmen der Förderinitiative Energiespeicher.

In den kommenden Monaten werden die Projektpartner auf Pellworm ein sogenanntes hybrides Speichersystem einrichten. Ziel ist es, die Stromverbraucher über moderne Datenleitungen mit den Erzeugungsanlagen zu verknüpfen, so dass Erzeugung und Verbrauch von elektrischer Energie besser aufeinander abgestimmt sind. Werden bei viel Wind und Sonneneinstrahlung auf der Insel große Mengen Strom erzeugt, können diese zukünftig direkt in leistungsstarken Batterien sowie beispielsweise in Heizungssystemen von Haushalten gespeichert werden.

„Das Projekt wird uns wertvolle Erkenntnisse über den praktischen Betrieb intelligenter Stromnetze und die Vor-Ort-Verwertung von Strom aus Erneuerbaren Energien bringen“, sagt Matthias Boxberger, Vorstandsmitglied der E.ON Hanse AG und der Schleswig-Holstein Netz AG. „Schleswig-Holstein ist Vorreiter-Land der Windenergie-Nutzung. Mit dem Innovations-Projekt auf Pellworm schreiben wir ein neues Kapitel im Sinne ganzheitlicher Energielösung.“ Durch die Verknüpfung dezentraler Erzeugungsanlagen mit modernen Speichertechnologien und einem intelligenten Netzmanagement werde man auf Pellworm auch neue bundesweite Impulse zur Netzintegration erneuerbarer Energien setzen.

Die E.ON AG betrachtet „Smart Region Pellworm“ als zentrales Projekt ihrer europaweiten Innovationsaktivitäten und übernimmt u.a. die Projektleitung und das Projektmanagement. Besonderes Augenmerk legt das Unternehmen auf die Entwicklung von Konzepten für Regionen mit vielen erneuerbaren Energien, auf ganzheitliche Systemlösungen und zukünftige Geschäftsmodelle. Die Demonstration innovativer Batteriespeichertechnologien, unter Einbindung der Haushaltsebene in einem integrierten Energiesystem, gehört dabei zum Kernstück der Innovationsstrategie von E.ON und soll die Schaffung der notwendigen
Systemflexibilität unterstützen.

Anhang / Projektstandort:
Pellworm steht seit langem im Fokus der Technologie- und Innovationsentwicklung für eine umweltverträgliche Energieversorgung. Bereits 1983 wurde hier einer der damals größten Solarparks Europas gebaut und 1989 zum damals größten Hybridkraftwerk Europas erweitert. Jetzt wird umfassend ermittelt, welchen Beitrag Stromspeicher aus zentralen und dezentralen Elementen in einem Versorgungssystem mit besonders hoher Durchdringung erneuerbarer Energien leisten können. Dabei geht das Projekt völlig neue Wege. Bislang wurden Stromspeicher noch nicht in regionale Netze eingebunden. Auch das Konzept eines Großspeichersystems, das mit Li-Ionen und Redox-Flow-Batterien zwei der aktuell modernsten Akkutechniken verbindet, ist eine Innovation.

Aufgaben und Ziele der Projektbeteiligten im Einzelnen:
Mit diesem Projekt liefert die Schleswig-Holstein Netz AG einen Beitrag als Systemplattform für Energiewende in Schleswig-Holstein. Hierzu installiert sie – zusammen mit ihrer Muttergesellschaft E.ON Hanse – als regionaler Netzbetreiber neue und erweitert vorhandene Technik in der Smart Region Pellworm, die die Grundlage für die Erlangung wichtiger Erkenntnisse über das Zusammenspiel unterschiedlicher Netz- und Systemkomponenten liefern wird. Hierdurch können Energieflüsse besser gesteuert und somit Erzeugung und Verbrauch optimal aufeinander abgestimmt werden. U.a. erhalten rund 25 Ortsnetzstationen, die für die Verteilung des Stroms vor Ort in einzelne Ortsteile und Straßen verantwortlich sind, modernste Datenschnittstellen und Automatisierungstechnik. Damit werden sie zu aktiven Steuerelementen, die über weitere Datenschnittstellen in Haushalten mit Geräten wie z.B. Elektroheizungen kommunizieren. Durch die Nutzung verschiedener aufeinander abgestimmter Speichermöglichkeiten – wie den beiden zentralen Großbatterien – ist es zudem das Ziel, besonders kosteneffiziente Lösungen zu entwickeln. Aus der Sicht des Netzbetreibers sind die Erkenntnisse von großer praktischer Bedeutung.

Die Fachhochschule Westküste (FHW) fördert den Technologie-Transfer und die Wettbewerbsfähigkeit von Unternehmen in der Region Westküste über zahlreiche Projekte im Bereich Elektrotechnik, Informatik und Betriebswirtschaft. Die von der FHW gemeinsam mit der E.ON Hanse und dem Fraunhofer-Anwendungszentrum für Systemtechnik im Jahr 2011 erstellte Innovationsstudie Pellworm hat gezeigt, dass die Insel aufgrund von Infrastruktur und Akzeptanz besonders gut für den Aufbau eines Smart Grid geeignet ist. Die Insel kann als Modell für die zukünftige Energieversorgung aus Erneuerbaren Energien dienen. Das Teilziel der FHWArbeiten ist das Einbinden der Erzeuger, Verbraucher und Netzkomponenten in das neue Energieversorgungssystem durch Automatisierungslösungen auf der einen und kommunikative Maßnahmen zur Schaffung einer Technologieakzeptanz auf der anderen Seite. Die FHW bewertet unabhängig vom Netzbetreiber die Wirksamkeit der Speicherlösung. Außerdem arbeitet die FHW die im Rahmen des Projektes gemachten Erfahrungen zur Übertragung auf andere Regionen Schleswig-Holsteins auf.

Das Fraunhofer-Anwendungszentrum Systemtechnik strebt eine Harmonisierung zwischen erzeugter und verbrauchter Energiemenge an. Der Grund: Wie in vielen Photovoltaik- und Windkraftregionen erzeugt Pellworm viel mehr Strom, als vor Ort verbraucht werden kann. Dennoch mussten bislang wegen der hohen Schwankungen bei der Erzeugung erhebliche Strommengen vom Festland bezogen werden. Dieser Anteil soll deutlich reduziert werden.

Die Gustav Klein GmbH entwickelt für dieses Projekt eine 1-MVALeistungselektronik, die es ermöglicht, das Netz mit Wirk- und Blindleistung zu stützen. Vom Einsatz vor Ort werden Rückmeldungen erwartet, um die Leistungselektronik und dessen Schnittstellen weiter zu optimieren. Bisherige Erfahrungen mit Wirkleistungsstützung auf Basis von Bleibatterien bilden dazu eine hervorragende Grundlage.

Die RWTH Aachen beschäftigt sich mit der Optimierung des Zukunftspotentials der Projektkonzepte in der Smart Region Pellworm und darüber hinaus. Durch die Entwicklung von intelligenten Geschäftsmodellen für den Verbund aus Speichern und regenerativen Erzeugungseinheiten wie Windkraft- und Photovoltaikanlagen wird sowohl die ökologische als auch die ökonomische Attraktivität für Betreiber und Haushaltskunden sichergestellt. Eine besondere Herausforderung für die Wissenschaftler des Instituts für Hochspannungstechnik (IFHT) ist dabei die Abstimmung der Geschäftsmodelle auf die lokalen Gegebenheiten des Verteilungsnetzes. Zudem wird durch das IFHT die Übertragbarkeit des Projektes auf andere Regionen untersucht und durch gezielte Anpassungen sichergestellt, um so zukünftig eine Anwendung des Projektkonzepts über Pellworm hinaus in ganz Deutschland zu ermöglichen.

Für Saft Batterien, Hersteller des Lithium-Ionen-Batteriesystems, kommt es darauf an, die Leistungsfähigkeit und technische Reife der für den industriellen Einsatz entwickelten Saft Li-Ionen-Technologie im praktischen Einsatz zu demonstrieren. Das Projektteam erwartet ein sehr dynamisches Anwendungsprofil mit häufigen, unregelmäßigen Lade- und Entladezyklen im Megawatt-Bereich. Eine Aufgabe, der die flexible und hocheffiziente Li-Ionen-Technologie gewachsen ist. Die Herausforderung liegt in der Konfiguration der Systemschnittstellen und der Betriebsführung des Speichersystems im Netzverbund. Hier wird eine wichtige
Praxiserfahrung für den Einsatz von großen Li-Ionen-Batterien in netzgekoppelten Anwendungen erwartet.

Kurzprofile der Unternehmen Hochschulen und Forschungsgesellschaften:

E.ON AG
E.ON ist eines der weltweit größten privaten Strom- und Gasunternehmen. An Standorten in Europa, Russland und Nordamerika erwirtschaften unsere knapp 79.000 Mitarbeiter einen Umsatz von knapp 113 Mrd EUR. Mit unserer neuen, strategischen Ausrichtung cleaner & better energy haben wir den Transformationsprozess zu einem globalen, spezialisierten Anbieter von Energielösungen eingeleitet.
In Deutschland bekennt sich E.ON klar zur Energiewende und hat in den letzten 5 Jahren bereits 7 Milliarden Euro in Erneuerbare investiert. Auch in den kommenden 5 Jahren wird E.ON mindestens weitere 7 Milliarden Euro als Ersatz für andere Energieträger investieren und auf diese Weise zukünftig alle 18 Monate einen neuen Offshore-Windpark in Betrieb nehmen. Für die Energiewende als unerlässlich betrachtet E.ON überdies die Entwicklung neuer Energiespeicher-Technologien.
Neben dem Ausbau bestehender Pumpspeicher fördert E.ON deshalb unter anderem Batteriespeicher-Projekte sowie die neue Power to Gas-Technologie. Der Bau unserer Power to Gas-Pilotanlage in Falkenhagen beginnt diesen Sommer.

Die E.ON Hanse AG
Die E.ON Hanse Gruppe ist einer der größten Energiedienstleister in Norddeutschland. Sie betreibt über ihre Netzgesellschaften Schleswig-Holstein Netz AG und Hamburg Netz GmbH Strom- und Gasnetze in Schleswig-Holstein, Hamburg und Nordniedersachsen – hinzu kommen Gasnetze in Mecklenburg-Vorpommern. Die E.ON Hanse AG verfügt über einen technischen Netzservice, zwei große Erdgasspeicher und hält verschiedene energiewirtschaftliche Beteiligungen. Die Tochtergesellschaft E.ON Hanse Wärme bietet außerdem Wärmelösungen an und gehört zu den größten Betreibern umweltschonender Blockheizkraftwerke in Norddeutschland. Anteilseigner an der E.ON Hanse AG sind die elf schleswig-holsteinischen Kreise sowie die E.ON Deutschland. An der Schleswig-Holstein Netz AG sind außerdem 190 Kommunen, an der Hamburg Netz GmbH ist die Freie und Hansestadt Hamburg als Anteilseigner beteiligt.

Schleswig-Holstein Netz AG
Die Schleswig-Holstein Netz AG betreibt in rund 1.000 Gemeinden über 50.000 Kilometer Mittel- und Niederspannungsnetze sowie 15.000 Kilometer Gas- und 7.500 Kilometer Kommunikationsnetze. Zum Betrieb dieser Anlagen kann das Unternehmen auf eigene Mitarbeiter sowie die Unterstützung der E.ON Hanse AG mit ihren Spezialisten zurückgreifen. Die Mitarbeiter arbeiten landesweit an 17 Standorten sowie in der zentralen Netzleitstelle in Rendsburg.
Anteilseigner an der Schleswig-Holstein Netz AG sind mehr als 190 schleswigholsteinische Kommunen sowie die E.ON Hanse AG. Alle Kommunen, die einen
Wegenutzungsvertrag mit der Schleswig-Holstein Netz AG geschlossen haben, können Anteile an dem Unternehmen erwerben.

Fachhochschule Westküste
Die Fachhochschule Westküste in Heide, gegründet 1993, bildet in sieben Bachelor und drei Masterstudiengängen derzeit ca. 1200 Studenten aus. Die FHW sieht sich in der Verantwortung für eine zukunftsorientierte Entwicklung von Bildung und Wirtschaft, insbesondere in den Regionen Westküste und Unterelbe. Vordringliche Aufgabe der FHW ist die Qualifizierung der Studierenden für eine erfolgreiche Berufstätigkeit. Die FHW fördert unternehmerische Aktivitäten der Studierenden am Markt. Die Freiheit von Lehre und Forschung wird genutzt, um durch Kombination überregionaler Impulse mit dem Know-how der Region ein unverwechselbares Profil zu entwickeln. Interdisziplinäre Lehre und Forschung werden als Notwendigkeit angesehen. Speziell im Bereich der Integration von erneuerbaren Energien zeichnet sich die FHW durch Mitarbeit am „CEwind“ Kompetenzzentrum für Windenergie aus.
Die FHW ist nahbar, in der Öffentlichkeit präsent und eine kompetente Ansprechpartnerin in den von ihr vertretenen Fachgebieten. Sie ist mit der Region
vernetzt.

Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V.
Die Fraunhofer Gesellschaft beteiligt sich mit dem Fraunhofer-Anwendungszentrum Systemtechnik Ilmenau IOSB-AST und dem Fraunhofer UMSICHT, Institut für Umwelt-, Sicherheits- und Energietechnik in Oberhausen an dem Verbund. Die beiden Fraunhofer Einrichtungen bringen in das Projekt eine sich ergänzende Expertise ein. Das Fraunhofer IOSB-AST verfügt über umfangreiche Erfahrungen auf dem Gebiet der optimalen Betriebsführung von Energienetzen und –speichern, der optimalen Einsatzplanung von Energiesystemen, der Bedarfs- und Einspeiseprognose sowie dem Aufbau und Betrieb von Energiemanagementsystemen. Das Fraunhofer UMSICHT besetzt die technologischen Schwerpunkte auf dem Gebiet der elektrischen Energiespeicher (Redox-Flow Batterien, Druckluftspeicher, Lithium-Ionen Batterien) und thermischen Speicher und hat den Fokus auf der systemischen modellbasierten Optimierung mit dem Ziel des Betriebsmanagements von Speichersystemen.

Gustav Klein GmbH & Co. KG
Gustav Klein entwickelt und fertigt seit über 60 Jahren in bewährter Zuverlässigkeit neue Innovationen im Bereich der Energieversorgung. Zum 3. Mal in Folge wurde Gustav Klein 2011 von Lothar Späth das Gütesiegel „Top 100 Innovator“ überreicht.
2012 erhielt Gustav Klein den Hessischen Staatspreis “Smart Energy Award“.
Bei Gustav Klein werden alle Komponenten selbst entwickelt. Die Fertigung erfolgt ausschließlich in Deutschland oder Österreich. Durch die außergewöhnlich hohe Fertigungstiefe ist Gustav Klein sehr flexibel und kann schnell auf die Anforderungen des Marktes reagieren. Gerade im Bereich der Energiespeicher setzt Gustav Klein durch seine Test- und Simulationssysteme bis in den MW-Bereich Maßstäbe.

Rheinisch-Westfälische Technische Universität Aachen
Die Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen (RWTH) ist durch das Institut für Hochspannungstechnik (IFHT) unter Leitung von Univ.-Prof. Dr.-Ing. Armin Schnettler im Verbund vertreten. Rund 45 der mehr als 60 Mitarbeiter des IFHT sind im wissenschaftlichen Bereich tätig und haben langjährige Erfahrung in zahlreichen Forschungs- und Industrieprojekten, sowohl mit Anlagen und Komponenten als auch mit dem Gesamtsystem der elektrischen Energieversorgung.

PM: Schleswig-Holstein Netz AG
Schleswag-HeinGas-Platz 1
25450 Quickborn
www.sh-netz.com