Wirtschaftlicher Betrieb von Alt-Windenergieanlagen

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Lesen Sie nun eine Original-Pressemitteilung des Herausgebers:
FREQCON GmbH, Rethem!

Wirtschaftlicher Betrieb von Alt-Windenergieanlagen

Rethem (iwr-pressedienst) - Um Alt-Windenergieanlagen nach Auslauf der
EEG-Förderung wirtschaftlich weiterbetreiben zu können, müssen alternative
Betriebskonzepte in Betracht gezogen werden. Nur so kann der Rückbau
verhindert werden, wenn Repowering nicht möglich ist. Diese
Wertschöpfungskonzepte setzen auf den Direktverkauf des Grünen Stroms,
vermeiden Überkapazitätsabschaltungen und sind unabhängig von negativen
Strompreisen.

Wenn nach 20 Jahren die EEG-Förderung ausläuft, droht für viele
Windenergieanlagen der Rückbau. Obwohl sie technisch in Ordnung sind, ihr
Weiterbetrieb begutachtet ist und sie noch 10 Jahre und mehr weiterlaufen
könnten. Allein von Anfang 2021 bis Ende 2025 werden insgesamt rund 16.000 MW
Windenergieleistung aus der Förderung ausscheiden. Die aktuell niedrigen
Preise an der Strombörse machen den Weiterbetrieb unwirtschaftlich.

Neue Wertschöpfungskonzepte für den Weiterbetrieb

Die neuen Wertschöpfungskonzepte sehen vor, dass die Windenergieanlagen vom
bisherigen Netzanschlusspunkt getrennt und die erzeugte Energie direkt in
gesonderte Verbrauchernetze eingespeist wird. Verschiedene weitere
Energiequellen wie Photovoltaik oder Biogas können zur Eigenversorgung bzw.
zur erweiterten Eigenversorgung über einen Umrichter dazugeschaltet werden.
Anfallende Wärme kann ebenfalls über ein zentrales Energiemanagement-System
genutzt werden. Die Energiequellen werden mit Energiespeichern verbunden, die
dem Verbraucher auch bei stark schwankenden Einspeisungen eine sichere
netzrichtlinienkonforme Stromversorgung gewährleisten. Der Vorteil solcher
Betriebsmodelle ist, dass sie flexibel an die örtlichen Gegebenheiten
angepasst werden können.

Die neuen Wertschöpfungskonzepte basieren darauf, dass der Grüne Strom
besser verkauft werden kann, als dies mit den aktuellen
PPA-Vermarktungsvereinbarungen möglich ist. Bei diesen Betriebsmodellen
fallen keine Ausfallzeiten durch Überkapazitätsabschaltungen an und die
Energieproduktion ist unabhängig von Zeiten negativer Strompreise.

FREQCON stellt Erfahrungen mit alternativen Betriebsmodellen, deren technische
Machbarkeit, sowie Wirtschaftlichkeit vor.

Windenergie mit Vanadium-Redox-Flow-Großbatterie

In dem Forschungsprojekt RedoxWind untersucht das Fraunhofer-Institut für
Chemische Technologie (ICT) in Karlsruhe die Nutzung von Windstrom in
Verbindung mit einer Vanadium-Redox-Großbatterie und einem
Lithium-Eisen-Phosphat-Stromspeicher (LiFePO). Der Projektstart erfolgte 2015.

Wissenschaftlich untersucht und ausgewertet wird das Zusammenspiel zwischen
einer Windenergieanlage (100 m Nabenhöhe und 82 m Rotordurchmesser) mit 2 MW
Leistung, einem darin integrierten 200 kWh LiFePO-Speicher, einer neu
aufgebauten Vanadium-Redox-Flow-Großbatterie von 2 MW Leistung und 20 MWh
Kapazität sowie dem Verbraucher, dem Fraunhofer-Institut. Zusätzlich
eingerichtet ist eine Anschlussmöglichkeit für eine 500-kW-Solaranlage.

Die durch die Windenergieanlage erzeugte Energie wird direkt in das Netz des
Fraunhofer-Instituts eingespeist. Es umfasst chemische Anlagen und Prozesse im
Industriemaßstab, etliche Labore sowie über 500 Büroarbeitsplätze. Die
Grundlast bewegt sich im Bereich von 400 bis 600 kW mit Spitzenlasten von
über einem Megawatt. Wenn das Institutsnetz die Windenergie nicht benötigt,
wird damit die Redox-Flow-Großbatterie geladen.

In dem Projekt wird untersucht, wie zuverlässig ein solcher Verbund aus
Windenergieanlage und Batterie in der Lage ist, eine autarke Stromversorgung
von Insellösungen, Unternehmen oder Energiedörfern bereitzustellen. Die
gesamte elektrische Ausrüstung mit Betrieb und Steuerung der
Windenergieanlage, die Integration des LiFePO-Speichers, der PV Anlage und des
Vanadium-Redox-Flow-Speichers sowie die Anbindung an das Netz im Inselbetrieb
inkl. Schwarzstartfunktion wurde von FREQCON geplant, entwickelt, konstruiert,
gefertigt, geliefert und in Betrieb genommen. Der Umrichter wurde so
ausgelegt, dass ein Mischbetrieb (Inselbetrieb oder Netzparallelbetrieb)
möglich ist.

Mit dem Forschungsprojekt „HyFlow“ ist im nächsten Schritt die
Integration eines FREQCON Ultrakondensatorsystems zur Untersuchung der
Netzdienstleistung in Form von Momentanreserve vorgesehen. FREQCON liefert und
installiert den Speicher und passt den Steuerungsalgorithmus des
Windkraftumrichters entsprechend an, so dass dieser sich wie eine
Synchronmaschine verhält.

Mit den Erfahrungen dieses Projekts wurden Nachfolgeprojekte weiter optimiert.
Dazu gehört, wie das Regelverhalten von Windenergieanlagen an den Ladezustand
der Speicher angepasst werden sollte. Insbesondere wurde die Anpassung der
Pitchregelung beim Teillastbetrieb bei hohen Windgeschwindigkeiten erprobt.

Windenergie für erweiterte Eigenversorgung

Neben einer Tacke-Windenergieanlage mit 600 kW Leistung wird auf einem
landwirtschaftlichen Betrieb in Schleswig-Holstein eine große Biogasanlage
mit mehreren BHKWs betrieben. Die Tacke-WKA läuft ab dem 31.12.2020 aus der
EEG-Förderung.

Im alten Betriebskonzept wird der Strom der WEA und der Biogasanlage über den
EEG-Tarif zu 100 % eingespeist, die Wärme versorgt ganzjährig über ein
Nahwärmenetz das naheliegende Dorf und eine große Käserei. Zusätzlich gibt
es eine PV-Anlage mit 30 kWp. Mit dem neuen Betriebskonzept und dem Auslaufen
der EEG-Förderung wird der erzeugte Strom der WKA zu 100 % selbst genutzt. Er
dient zur Deckung des Eigenverbrauchs der Biogasanlage (ca. 40 kW Grundlast
für Pumpen, Rührwerke etc.). Die Restmenge wird über "Power-to-Heat" in das
Nahwärmenetz eingespeist. Da nach aktuellem Regelwerk selbst bei 100 %
Eigennutzung des Stroms alle WEA im Netzparallelbetrieb bei stärkerem Wind
auf Grund "verstopfter" Stromnetze über die Eisman-Schaltung abgeregelt
werden, entschied sich der Betreiber zum Aufbau eines nicht-öffentlichen
Eigennetzes (Inselnetz), somit werden Überkapazitätsabschaltungen vermieden.
Die Biogas-BHKW bleiben zunächst im Netzparallelbetrieb, um den Biogasstrom
nach EEG einzuspeisen. Projektstatus: In Planung, Umsetzung in Q1/2021.

FREQCON liefert für das Inselnetz ein 1,5 MW Energiewendersystem inkl.
Batteriespeicher 750 kWh mit netzbildendem Frequenzumrichter, der eine stabile
Frequenz und Spannung im Netz gewährleistet. Das System ist auf die hohen
Einschaltströme der stallgeregelten WEA bei Starkwind ausgelegt. Dies wird
regelungstechnisch über die DC-angebundene 800 kW Power-to-Heat-Anlage
realisiert, die im Sekundenbereich auch für die zweifache Stromaufnahme
ausgelegt ist.

Im Lieferumfang ist auch das Energiemanagementsystem, welches Erzeugung und
Verbrauch überwacht und optimiert sowie den stabilen Inselnetzbetrieb
gewährleistet. Bei Dunkelflaute wird der Batteriespeicher durch das
Biogas-BHKW und ein Notstrom-BHKW ergänzt, so dass fast vollständig auf
fossile Brennstoffe verzichtet werden kann. Durch die intelligente
Eigennutzung des Windstroms können deutlich höhere Energieerträge erzielt
werden, wodurch sich die zusätzlichen Investitionen in das Inselnetz nach
wenigen Jahren amortisieren.

Windenergie zur Versorgung eines Industriebetriebs mit grünem Strom

Im Norden Niedersachsens wird ein Windpark mit 4 Nordtank-Windenergieanlagen 3
x 500kW, 1 x 600 kW und einer Gesamtleistung von 2,1 MW betrieben. Die WEA
laufen am 31.12.2020 aus der EEG-Förderung. Ein Weiterbetriebsgutachten
lässt einen Betrieb der Anlagen mindestens für die nächsten 5 Jahre zu,
eine weitere Verlängerung ist wegen der Robustheit der Anlagen und der guten
Verfügbarkeit von Ersatzteilen sehr wahrscheinlich.

Im neuen Betriebsmodell soll ein Industriebetrieb in 1,25 km Entfernung mit
Grünem Strom versorgt werden. Wegen der Entfernung des Windparks vom
Verbraucher und der netzrichtlinienkonformen Änderung des
Netzverknüpfungspunktes wurden die WEA über eine neue Mittelspannungsleitung
an den Industriebetrieb angebunden. Der alte Netzverknüpfungspunkt wurde
aufgegeben und die neue Mittelspannungsverbindung wird über das
Energiewendersystem als Inselnetz betrieben.

FREQCON liefert das Energiewendersystem mit einem 2 MW Frequenzumrichter und
einem 500 kWh LiFePO-Batteriespeicher, inklusive Energiemanagementsystem in
20“ ISO-Containern. Die bestehenden Anlagen können weiter betrieben werden,
ohne selbst die aktuellen Anforderungen der Netzrichtlinien erfüllen zu
müssen.

Die Anlagen speisen in den Energiespeicher, der die Entkopplung der WEA vom
öffentlichen Netz gewährleistet. Ist der Energiespeicher geladen,
entscheidet das Energiemanagementsystem je nach dem Bedarf des
Industriebetriebs, wie viel Energie aus dem Speicher in das Industrienetz
eingespeist werden kann. Dabei wird sichergestellt, dass keine überschüssige
Windenergie ins öffentliche Netz gelangt und dort zu unvorhergesehenen
Überlastungen führt. Energie, die aktuell nicht verbraucht werden kann, wird
im Energiespeicher gesammelt oder als Wärme umgesetzt. Die zusätzlichen
Investitionen in diesem Projekt werden sich voraussichtlich bereits nach drei
Jahren amortisiert haben. Projektstatus: In Planung

Die Energiewendersysteme von FREQCON sind auf die optimale Nutzung der
vorhandenen Windenergie ausgelegt und schützen und stützen gleichzeitig das
angeschlossene Stromnetz, entsprechend der aktuellen Netzrichtlinien nach VDE
AR N 4110/4120. Auch sind FREQCON Umrichter durch ihre Fähigkeit der
Netzbildung bereits heute für kommende Netzrichtlinien, und damit für die
Zukunft gerüstet.

Konzepte für mittlere und große Windenergieanlagen sowie Windparks

Die Erfahrungen von FREQCON zeigen, dass sich die alternativen Betriebsmodelle
sowohl für mittlere als auch für große WEA eignen. Dabei sollte ein
Windpark maximal die doppelte Leistung des Verbrauchers haben, damit ein
Großteil der erzeugten Windenergie auch genutzt werden kann. Generell sind
die Systeme für Leistungen ab 500 kW geeignet. Vorteilhaft ist, wenn sich
passende Verbraucher in örtlicher Nähe befinden.

FREQCON hat Frequenzumrichter in den Größen 500 kW, 1.000 kW und 2.000 kW
entwickelt, mit denen Anlagen bis in den 2-stelligen MW-Bereich realisiert
werden können. Entsprechend große Batteriespeicher sind in den Modulgrößen
500 kWh, 1.000 kWh und 2.000 kWh verfügbar. Das mitgelieferte
Energiemanagementsystem überwacht und optimiert die Erzeugung und den
Verbrauch auch großer Anlagen. Bei Anlagen bis 1 MW erfolgt die Ankopplung
der Verbraucher über das Niederspannungsnetz, bei größeren Anlagen oder bei
entfernten Verbrauchern (bis zu 10 km) über das Mittelspannungsnetz. Der
Hersteller setzt für seine Systeme weltweit vielfach erprobte Komponenten
ein.

Windenergieanlagen zur Herstellung von Grünem Wasserstoff

Wenn sich der Strom nicht ortsnah verbrauchen lässt, kann die Herstellung von
100 % Grünem Wasserstoff eine sinnvolle Alternative ein. Die lokale
Einbindung von Grüner Wasserstoffproduktion bringt zusätzliche
Wertschöpfungsoptionen. FREQCON liefert dafür Elektrolyseure (1 MW) und
Wasseraufbereitungsanlagen als schlüsselfertige Systeme in Containerbauweise.

Eine Demonstrationsanlage in Rethem/Aller besteht aus PV 2 MWp, 1 MW WEA, 1 MW
Elektrolyseur (Alkalische Elektrolyse) mit Gasabscheider Wasseraufbereiter,
Wasserstoffreiniger, 500 kWh LiFePO-Batteriespeicher und Auto-Ladestation für
den Transportsektor (Busse, Lastwagen). Weiterhin ist die Direkteinspeisung
des Grünen Wasserstoffs in das bestehende Gasnetz und die Abnahme durch
Gasdistributoren vorgesehen.

Daten zum H2-Elektrolyseur: Typ: Alkalische Elektrolyse, Nennleistung: 1 MW,
Produktion H2: 20 kg/h, Wirkungsgrad: 65 %, Wasserstoff-Reinheit: 99,999 %.
Von diesem Serienprodukt sind bereits 200 Anlagen im Feldeinsatz.
Projektstatus: In Planung, Fertigstellung Q3/2021.

Betriebsmodelle lassen unterschiedliche Netzeinspeisungen zu

Für den wirtschaftlichen Weiterbetrieb von Alt-Windenergieanlagen ohne
EEG-Förderung können je nach örtlicher Situation unterschiedliche
Netzeinspeisungen sinnvoll sein. Bei der Nutzung der Windenergie in einem
nicht-öffentlichen Eigennetz (Inselnetz) kann sichergestellt werden, dass
keine Netzentgelte oder andere Umlagen geleistet werden müssen. Die
Einbindung von Batteriespeichern gewährleisten eine hohe
Versorgungssicherheit.

Auch der Betrieb parallel zum öffentlichen Netz ist möglich. Die
FREQCON-Umrichter verfügen über die erforderlichen Zertifikate nach VDE AR
N4110/4120/4130, um eine richtlinienkonforme Netzkopplung sicherzustellen.
Beim Netzparallelbetrieb ist zu prüfen, inwieweit die erzeugte Energie mit
Gebühren aus Netzentgelten und anderen Umlagen belastet wird. im
Netzparallelbetrieb können die Batteriespeicher selbstverständlich für die
Bereitstellung von besonderen Netzdienstleistungen nutzbar gemacht werden und
bieten somit auch hier die Möglichkeit von zusätzlichem Einkommen.

Ãœber FREQCON

FREQCON ist einer der führenden deutschen Hersteller von
netzrichtlinienkonformen und netzbildenden Frequenzumrichtern sowie
Regelungssystemen für erneuerbare Energiesysteme und Anbieter von
Energiespeicherlösungen. Die von 500 kW bis zu Multi-MW-Systemlösungen
werden sowohl für netzverbundene Systeme als auch für Inselnetzsysteme
eingesetzt. Ãœber 45 GW der heute installierten Leistung weltweit baut auf
Wind-Produkten und Lösungen auf, die von FREQCON entwickelt und hergestellt
wurden.

Download Pressefotos:

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BU: Neue Wertschöpfungskonzepte für Windenergieanlagen
© FREQCON GmbH (Quelle: AdobeStock)

https://www.iwrpressedienst.de/bild/freqcon/abbdb_Peter-Eich-CR-Fraunhofer-ICT.jpg
BU: Fraunhofer-Institut für Chemische Technologie ICT, Pfinztal
© Fraunhofer ICT, Peter Eich

Rethem, den 19. Oktober 2020

Veröffentlichung und Nachdruck honorarfrei; ein Belegexemplar an die FREQCON
GmbH wird freundlichst erbeten.

Achtung Redaktionen - Für Fragen steht Ihnen gerne zur Verfügung:

Pressekontakt:
FREQCON GmbH
Barbara Engel
Tel: +49 (0) 5165 291760-0
E-Mail: info@freqcon.com

FREQCON GmbH
Bürgerwiesenweg 5
27336 Rethem

Internet: https://www.freqcon.com

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Link zur Original-Pressemitteilung von FREQCON GmbH in der
Energie-Pressedatenbank
https://www.iwrpressedienst.de/energie-themen/pm-6833-wirtschaftlicher-betrieb-von-alt-windenergieanlagen

Die Pressemitteilung ist auch recherchierbar unter https://www.windbranche.de
und http://www.energiefirmen.de

Alle Pressemeldungen zu FREQCON GmbH in der Ãœbersicht:

Online-Pressemappe: https://www.iwrpressedienst.de/firmen/241-freqcon-gmbh

RSS-Feed: https://www.iwrpressedienst.de/pm/rss.php?firma=FREQCON+GmbH
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