Radikaler Schutzmechanismus
In Zukunft sind netzbildende Wechselrichter gefragt, dementsprechend Wechselrichter, die nicht mühelos wie heute einem Tempo nachgehen, sondern sanguin mithelfen, ihn stabil zu halten. Wie solche netzbildenden Wechselrichter unter einem Kurzschluss oder einem Spannungseinbruch im Stromnetz weiterarbeiten und zusammen vor Belastung über dem Limit geschützt werden können, dazu hatten Ingenieure bisher keine funktionierende Problemlösung.
Für den heutigen Wechselrichtern sorgt ein Schutzmechanismus dazu, dass sie sich unter einem Netzfehler vom Netzwerk trennen. Dieser Sicherheit ist unumgänglich, da jener Wechselrichter unter einem starken Spannungseinbruch im Stromnetz versuchen würde, die fehlende Tonus hoch eine hohe Stromabgabe ins Netzwerk auszugleichen. Hiermit würde er überlastet und intrinsisch von Millisekunden unersetzlich schadhaft.
Mit neuen Algorithmen zu Händen eine intelligente Regulierung ist es Dörflers Typ nun gelungen, die netzbildenden Wechselrichter gleichwohl unter einem Netzfehler weiterzubetreiben. Ein rigoroses Ausschalten gibt es damit nicht mehr. Damit kann eine Windkraft- oder Photovoltaikanlage gleichwohl unter einem Netzfehler am Netzwerk bleiben, weiterhin Strom liefern und so zur Stabilisierung jener Netzfrequenz hinzufügen. Die Talent kann so die Rolle übernehmen, die heute den klassischen Grosskraftwerken zukommt.
Die Steuerung des Wechselrichters misst kontinuierlich die Netzparameter und passt den Wechselrichter hoch eine Rückkoppelungsschleife in Echtzeit daran an. Die ETH Zürich hat die neuen Algorithmen zum Patent angemeldet.
Masterarbeiten in jener Industrie
Die zündende Idee dazu hatte ein Masterstudent von Dörfler, jener mittlerweile an jener ETH doktoriert: Maitraya Desai erkannte, dass man unter Netzfehlern die Netzspannung und die Schwingungszahl des Wechselstroms das Mittel der Wahl unabhängig voneinander behandelt. Für einem Netzfehler ist es schwierig, die Tonus zu halten. Jener neue Regelalgorithmus konzentriert sich von dort hinaus die Taktfrequenz und versucht, welche unter allen Umständen im Netzwerk stabil zu halten. Hiermit eingeschränkt jener Regelalgorithmus den Strom, um eine Belastung über dem Limit des Wechselrichters zu verhindern, die Tonus lässt er damit leer stehend variieren.
Die ETH-Forschenden stellten zunächst Berechnungen an, überprüften welche dann in Computersimulationen und schliesslich in einer kleinen Testanlage im Laboratorium. Da es sich um reine Softwareverbesserungen handelt, muss die Industrie keine Demonstrationsanlagen konstruieren, sondern kann die Algorithmen unumwunden in ihre Steuerungssoftware übernehmen. Dörfler plant, dazu mit interessierten Industriepartnern intim zusammenzuarbeiten. So sollen unter anderem ETH-Studierende ihre Masterarbeiten in Industrieunternehmen realisieren und damit helfen, den neuen Arbeitsweise in die Produkte jener Industriepartner zu implementieren.
«Wir und andere forschen seit dieser Zeit 15 Jahren hinaus diesem Gebiet», sagt Dörfler. «Unser Arbeitsweise ist derzeit jener beste, um dies Problem zu losmachen.» Die neuen Algorithmen tragen zur Stabilität des Stromnetzes unter, verringern dies Risiko von Blackouts und ebnen den Weg von zentralen Grosskraftwerken hin zu einem dezentralen, flexiblen System kleinerer Kraftwerke, die erneuerbare Kraft liefern. Damit könnten sie zu einem entscheidenden Glied jener Energiewende werden.
