Strommarkt: Neue Betriebs- und Regelungsstrategien für Windenergieanlagen

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Kassel – Die wirtschaftlichen Rahmenbedingungen für den Betrieb von Windenergieanlagen ändern sich. Das bedeutet für Betreiber, dass sie in Zukunft nicht nur die eigenen Produktionskosten besser kennen sollten als bisher.

In dem vom BMWi geförderten Forschungsprojekt „KORVA“ entwickeln das Fraunhofer IEE in Kassel zusammen mit Industriepartnern neue Betriebs- und Regelungsstrategien für Windenergieanlagen. Ziel ist eine Betriebsoptimierung unter Berücksichtigung variabler Anlagenlaufzeit und volatiler Strommarktpreise.

Betrieb von Windenergieanlagen – was in Zukunft wichtig wird
Beim Betrieb von Windparks haben sich in den letzten Jahren zwei wesentliche Rahmenbedingungen geändert. Zum einen werden Anlagen zunehmend abnutzungsorientiert betrieben, also über ihre nominale Lebensdauer hinaus. Zum anderen wird Windstrom nicht mehr mit festen Einspeisetarifen vergütet, sondern vermehrt marktorientiert an der Strombörse gehandelt. Zukünftig ist folglich damit zu rechnen, dass die schwankenden Marktpreise stärker als bisher an die Betreiber weitergegeben werden. Dadurch ist es notwendig, die Windkraftanlagen unter Berücksichtigung des eigenen Produktionskosten-Profils zu betreiben.

Eine zentrale Aufgabe des Projektes liegt darin, Abnutzungs- und Produktionskostenmodelle für Windenergieanlagen zu entwickeln, die auf der Beanspruchung der elektrischen und mechanischen Komponenten basieren. Wie hoch die Abnutzung und damit die Produktionskosten sind, hängt von mehreren variablen Faktoren ab: unter anderem von der mittleren Windgeschwindigkeit, den Turbulenzen des Windfeldes und der Betriebsweise der Anlagen. „Anlagenbetreiber und Direktvermarkter sollten zukünftig die aktuellen Produktionskosten kennen und diese auch für Zeiträume in der Zukunft vorhersagen können, um die Windräder ökonomisch vorteilhaft einsetzen zu können“, sagt Dr. Martin Shan, der am Fraunhofer IEE die Abteilung Regelungstechnik leitet.

Projekt Korva: Entscheidungshilfen für den Anlagenbetrieb
Windenergieanlagen werden heute meist immer noch so betrieben, als erhielte man für den produzierten Strom eine fixe Vergütung. Das bedeutet, die Preisschwankungen an der Strombörse bleiben bei den Betreibern unberücksichtigt, ebenso die variierenden Produktionskosten. Hier setzt das 2019 gestartete Forschungsprojekt KORVA des Fraunhofer-Institut für Energiewirtschaft und Energiesystemtechnik IEE an: Zusammen mit Partnern werden neue Konzepte und Verfahren für den Betrieb von Windenergieanlagen bei variabler Laufzeit und veränderlichen Strommarktpreisen entwickelt. Ziel ist es, ein Regelungssystem zu entwerfen, mit dem die Anlagenbetreiber ein jeweils optimales Verhältnis zwischen den Erträgen an der Strombörse und den Produktionskosten herstellen können.

„Wir wollen ihnen im Rahmen von KORVA ein datengetriebenes Instrument in die Hand geben, mit dem sie den Zeitpunkt der Einspeisung und die Art des Anlagenbetriebs wirtschaftlich optimieren können,“ erläutert Shan. Dabei spielt der Freiheitsgrad der variablen Anlagenlebensdauer – also die Möglichkeit, den Anlagenbetrieb zeitlich zu verschieben – eine entscheidende Rolle.

Industrie beteiligt sich am Forschungsprojekt Korva
Neben dem Fraunhofer IEE beteiligen sich auch Nordex als Hersteller, ABO Wind als Betreiber, Steag und Statkraft als Direktvermarkter und der TÜV Süd als Zertifizierer an dem Forschungsvorhaben. Das vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) finanzierte Projekt läuft noch bis Ende 2021. Koordiniert wird es vom Fraunhofer IEE. Um die entwickelten Verfahren und Modelle in der Praxis zu erproben, planen die Forscher, damit Feldtests in einem Windpark durchzuführen. Sie werden durch umfangreiche Tests des Gesamtsystems in einem simulierten Windpark im Labor ergänzt.

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