Algorithmen steuern netzbildende Wechselrichter für grüne Energie

(CONNECT) Die Gruppe von Florian Dörfler, Professor für komplexe Regelungssysteme an der Eidgenössischen Technischen Hochschule Zürich (ETH), hat eine Lösung gefunden, die ihren Angaben zufolge zu einem entscheidenden Baustein der Energiewende werden könnte. Denn laut einem Bericht der ETH gab es bisher keine Antwort auf die Frage, wie netzbildende Wechselrichter von Solar- und Windkraftwerken bei einem Kurzschluss oder einem Spannungseinbruch im Stromnetz weiterarbeiten und zugleich vor Überlastung geschützt werden können.

Der Hintergrund dieser Aufgabenstellung ist, dass durch Europas Netze Wechselstrom fliesst, während Solar- und Windkraftwerke Gleichstrom produzieren. Dieser muss über Wechselrichter in Wechselstrom umgewandelt werden. Die Wechselrichter orientieren sich am Takt des Netzes und speisen ihren Strom synchron dazu ein. Bisher wird der Takt dafür durch die miteinander synchronisierten Generatoren von Grosskraftwerken vorgegeben, die Kohle- oder Atomstrom produzieren. Wenn diese Taktgeber jedoch sukzessive vom Netz gehen, braucht es Ersatz.

Daher werden in Zukunft netzbildende Wechselrichter gefragt sein, die nicht einfach wie heute einem Takt folgen, sondern diesen vorgeben. Mit neuen und zum Patent angemeldeten Algorithmen ist es Dörflers Gruppe gelungen, solche netzbildenden Wechselrichter entsprechend zu steuern und sie auch bei einem Netzfehler weiterzubetreiben. Die Lösung: Ihr Regelalgorithmus begrenzt den Strom, um eine Überlastung des Wechselrichters zu verhindern, die Spannung lässt er dabei frei schwanken. Damit kann eine Windkraft- oder Photovoltaikanlage auch bei einem Netzfehler am Netz bleiben, weiterhin Strom liefern und so anstelle der Grosskraftwerke zur Stabilisierung der Netzfrequenz beitragen.

„Wir und andere forschen seit 15 Jahren auf diesem Gebiet“, so Dörfler. „Unser Ansatz ist derzeit der beste, um das Problem zu lösen.“ Jetzt wollen er und Masterstudierende eng mit Industriepartnern zusammenarbeiten, um den neuen Ansatz in ihre Produkte zu implementieren. ce/mm