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Die grüne Linie zeigt das Angebotspotenzial des Windparks bei einer Zuverlässigkeit von 99,994 % und die blaue Linie das Angebotspotenzial der Gasturbinen bei gleicher Zuverlässigkeit. Die rote Linie zeigt das Potenzial, wenn beide getrennt anbieten. Werden beide gemeinsam mathematisch miteinander gefaltet, kann ein Pool aus Windpark und Gasturbinen mehr Regelleistung anbieten als getrennt (gelbe Linie).
© Fraunhofer IWES

Das Bild zeigt das Potenzial eines 30-GW-Pools aus allen deutschen Windparks. Die ausgeschriebene Dauer der Leistung (Produktlänge) und die geforderte Zuverlässigkeit sind entscheidende Faktoren für die Größe des Angebots.
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Windstrom zuverlässig anbieten

Eine der zentralen Fragen der Studie war, welche Zuverlässigkeit Anbieter von Regelleistung garantieren müssen. Theoretisch müssten die beteiligten Kraftwerke eine technische Zuverlässigkeit von 100% erbringen. Da technische Systeme ausfallen können, wurde für das Projekt die Zuverlässigkeit von „nur“ 99,994% als Erfahrungswert aus der Praxis angenommen. Diese Anforderung müssen auch anbietende Windparks erfüllen und im Bedarfsfall die angebotene Menge Regelleistung vollständig liefern. Einerseits verfügen Windparks über eine hohe Flexibilität, da sie schnell und genau regelbar sind. Andererseits besteht eine große Abhängigkeit zwischen der Windgeschwindigkeit und der erzeugten Strommenge. Zentrale Frage ist daher, wie sicher und wie lange im Voraus lassen sich die Windverhältnisse prognostizieren? Den unter diesen Bedingungen möglichen Beitrag der Parks zur Regelleistung gilt es vorab zu berechnen.

Dafür werden probabilistische Prognosen verwendet, um die Risiken zu quantifizieren. Sie weisen aus, mit welcher Wahrscheinlichkeit ein Zielwert unter- oder überschritten wird. Dazu wurden zwei statistische Berechnungsverfahren und eins auf Basis physikalischer Parameter angewandt. Damit Windparkbetreiber an den Auktionen für Regelleistung teilnehmen können, müssen die bisherigen Regularien modifiziert werden. Für diese bereits laufende Reformdiskussion weist die Studie Möglichkeiten des Windstroms unter verschiedenen Rahmenbedingungen aus. Saisonabhängig können Windparks mit der gleichen Zuverlässigkeit wie andere Kraftwerke Regelleistung anbieten, wenn die Auktionen am Tag der Leistungserbringung oder maximal einen Tag vorher stattfinden. Allerdings haben nur große Pools von Windparks hinreichend räumlich verteilt eine realistische Chance auf eine erfolgreiche Teilnahme. Dafür müsste das bisherige Verbot des regelzonenübergreifenden Poolings fallen. Mit steigender Poolgröße, kurzfristigeren Auktionszeiträumen und kleineren Leistungszeiträumen, d. h., wenn künftig Regelleistung für die Dauer von einer statt bisher vier Stunden ausgeschrieben wird, wachsen die Möglichkeiten. Dies gilt besonders für die negative Minutenleistung, bei der Windstrom derzeit die größten Chancen bei den Auktionen hätte. An etwa 3.500 Stunden im Jahr könnte ein Pool aus allen deutschen Windparks mindestens 100 MW bereitstellen; an 1.700 Stunden davon die ausgeschriebene negative Minutenleistung alleine liefern. In mehr als 5.000 Stunden ist kein Angebot möglich. Auch ein Pooling zwischen Windparks und steuerbaren Anlagen (z. B. Gaskraftwerken) bietet interessante Möglichkeiten. Gemeinsam können sie so mehr Leistung anbieten als getrennt
(vgl. Abb.).

Den Nachweis führen

Die Forscher haben mit zwei Nachweisverfahren gearbeitet: dem Nachweis über den „Fahrplan“ und dem über die „mögliche Einspeisung“. Beide Verfahren können mit der gleichen Sicherheit gehandhabt werden. Der Fahrplan ist bislang für konventionelle Kraftwerke sowie für Biomasse- und Wasserkraftwerke Standard. Dabei halten die Regelleistungsanbieter ihren Sollwert aus den Vorgaben des Fahrplans ein. Wird während dieser Zeit von dort Regelleistung abgerufen, dann gilt für die Abrechnung nur die Differenz zum Fahrplan und nicht die zur potenziell möglichen Leistung. Beim Nachweisverfahren „mögliche Einspeisung“ hingegen orientiert sich für Windparks die Berechnung an dem Wert, den der Park erbracht hätte, wenn er nicht für die Regelenergie gedrosselt worden wäre. Für die Windenergie weist das zweite Verfahren ökonomische und ökologische Vorteile auf. Allerdings hängt eine Anwendung des neuen Verfahrens von Änderungen der bisherigen Regularien ab.

Alle Projektpartner sprechen sich für eine schrittweise Öffnung des Regelleistungsmarkts für die Windenergie, für kürzere Ausschreibungsfristen und Produktlaufzeiten aus. Darin sehen sie eine Chance, die gesammelten Erfahrungen sukzessive in das Konzept zu integrieren. Bei den weiteren Empfehlungen haben sie die Vor- und Nachteile beider Verfahren unterschiedlich stark gewichtet. Eine Gruppe spricht sich für das Verfahren „mögliche Einspeisung“ aus. Dabei verweist sie auf die Ziele, den Beitrag der Windenergie zu maximieren, mehr fossile Anlagen zeitweise abzuschalten und trotzdem die Netzstabilität zu gewährleisten. Die andere Gruppe plädiert für den Fahrplan. Sie argumentiert, dass Windstrom nur saisonal zur Verfügung steht, aber der Regelleistungsmarkt ganzjährig funktionieren muss. Sie weist bei der „möglichen Einspeisung“ auch auf den hohen mathematischen und organisatorischen Aufwand hin.

Internationale Perspektiven

Die Studie beleuchtet auch die nationalen Strategien in derzeit acht Ländern mit hohem Windstromanteil. Hier gibt es ähnliche Diskussionen und Pläne wie in Deutschland. In Großbritannien, Dänemark und Irland tragen Windparks bereits zur Regelenergie bei. Im Hinblick auf den internationalen Markt und den hohen Exportanteil sprechen sich die deutschen Anlagenhersteller für einen gemeinsamen europäischen Standard für Regelenergie aus. Sie wollen vermeiden, die Anlagen auf verschiedene nationale Besonderheiten anpassen zu müssen.

Projektinfo 08/2014:
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Adressen

Projektleitung
Fraunhofer IEE

Industriepartner
Amprion GmbH

Industriepartner
ENERCON GmbH

Industriepartner
Energiequelle GmbH

Industriepartner
TenneT TSO GmbH

Service

BINE-Projektinfo 08/2014
(PDF, 4 Seiten, 0,8 MB)

Weitere Downloads

Studie des IWES im Auftrag des BEE

(46 Seiten, 1,5 MB)

Präsentation Regelenergie durch Windkraftanlagen
(31 Seiten, 1,2 MB)

Links

regelleistung.net
Internetplattform zur Vergabe von Regelleistung

Energiespeicher
Aktuelle Berichte aus Forschung, Entwicklung und Demonstration von Energiespeichern

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