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Systemdienstleistungen: Wasserkraft liefert Momentanreserve und trägt zur Netzstabilisierung bei

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Düsseldorf - Eine Studie der Rheinisch-Westfälischen Technischen Hochschule (RWTH) Aachen hat gezeigt, dass die Wasserkraftwerke in Deutschland genug Momentanreserve liefern, um eine Störung durch einen ungeplanten Kraftwerksausfall auszugleichen. Damit leisten sie einen relevanten Beitrag zur künftigen Netzstabilität und Versorgungssicherheit.

Bislang wird die für die Netzstabilität wichtige Momentanreserve in Deutschland durch konventionelle Kraftwerke bereitgestellt. Mit dem Ausstieg aus der Kernenergie und Kohle muss die Momentanreserve künftig über andere Quellen abgedeckt werden.

Als Momentanreserve wird die unverzögert verfügbare Leistungsreserve in einem Energieübertragungssystem bezeichnet, die aus der Trägheit der rotierenden Schwungmassen der Synchrongeneratoren konventioneller Kraftwerke entsteht. Kommt es in einem Stromnetz zu einem abrupten Lastwechsel, kann das Leistungsdefizit nicht unmittelbar durch Regelkraftwerksleistung ausgeglichen werden, da diese immer mit einer gewissen Verzögerungszeit verbunden ist. Um Instabilitäten und Unterbrechungen zu verhindern, muss daher unmittelbar nach dem Störungsfall genügend kinetische Energie aus rotierenden Schwungmassen von Kraftwerken im Versorgungssystem vorhanden sein.

Da Windenergie- und Photovoltaikanlagen üblicherweise leistungselektronisch angebunden sind, liefern sie jedoch nach derzeitigem Stand der Technik noch keine Momentanreserve. Wasserkraftwerke hingegen sind dazu in der Lage.

Ein Team von Professor Albert Moser, Lehrstuhlinhaber Übertragungsnetze und Energiewirtschaft am Institut für elektrische Anlagen und Netze, Digitalisierung und Energiewirtschaft (IAEW) an der RWTH Aachen, hat nun die Momentanreserve der Wasserkraftanlagen in Deutschland ermittelt und quantifiziert. Die Wissenschaftler ermittelten unter anderem die gespeicherte kinetische Energie der Wasserkraftanlagen, die sich aus der Trägheitskonstante und der Nennleistung der Generatoren bestimmen lässt.

Den Berechnungen zufolge ist in den rotierenden Massen der Wasserkraftanlagen in Deutschland eine kinetische Energie von rund 10,32 Gigawattsekunden (GWs) gespeichert. Die bereitgestellte kinetische Energie der Wasserkraftanlagen entspricht damit der Momentanreserve eines Kernkraftwerkes. Nach den Studienergebnissen könnte ein Störereignis von 462,5 MW allein durch die Wasserkraftanlagen hinsichtlich der Momentanreserve aufgefangen werden könnte.

„Die Studie zeigt einmal mehr, dass Wasserkraftanlagen gerade vor dem Hintergrund der Abschaltung der Kern- und Kohlekraftwerke wichtige Systemdienstleistungen zur Netzstabilisierung erfüllen. Das heißt, nach einem großflächigen Stromausfall ist die Wasserkraft technisch in der Lage, den Wiederaufbau der Stromversorgung zu unterstützen“, so Dr. Michael Detering, Vorsitzender der Interessengemeinschaft Wassernutzung NRW über die Studienergebnisse. Die Studie zeige aber auch auf, dass die bestehende Wasserkraft alleine nicht die notwendige Momentanreserve im Stromversorgungssystem bereitstellen könne. Mit dem Ausbau der Stromerzeugung aus Wasserkraft hätte man schon heute einen effizienten Lösungsbaustein dafür, so Detering weiter.

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16.08.2021