Deutschlands mutiger Schritt zur Neugestaltung der Netzstabilität

Ist das die Zukunft der Netzstabilität? Schauen Sie sich das Video an. Hinweis: englische Vertonung mit deutschen Untertiteln

Was passiert mit dem Stromnetz, wenn Kohle und Kernenergie nach und nach verschwinden? Jahrzehntelang hielten ihre massiven Turbinen Europas Strom stabil. Schaltet man sie aus, verschwindet etwas Wichtiges: Netzstabilität. Ohne sie flackern Lichter, Geräte gehen kaputt und Stromausfälle drohen. In Mehrum hat Deutschland seine Antwort gebaut: der weltweit erste E-STATCOM in dieser Konfiguration – eine Blaupause für zukunftsfähige Netze weltweit, die bereit für erneuerbare Energien sind.

In den weiten Ebenen Niedersachsens, wo Windturbinen den Horizont durchbrechen, nimmt etwas Revolutionäres in der Energiewende Gestalt an. Hier in Mehrum steht noch der Schornstein eines stillgelegten Kohlekraftwerks, während daneben die silberverkleideten Hallen der E-STATCOM-Anlage eingezäunt sind – ein statischer Blindleistungskompensator mit Superkondensatoren, auch bekannt als SVC PLUS FS® (englische Webseite), der sowohl Spannungs- als auch Frequenzstabilisierung ermöglicht. Seite an Seite verkörpern die beiden Bauwerke einen Wendepunkt: eine Ära verblasst, eine andere beginnt.

"Niemand hat zuvor ein superkondensatorbetriebenes STATCOM gebaut", sagt Hauke Jürgensen, Senior Vice President Grid Solutions bei Siemens Energy. "Das ist wirklich ein Maßstab in der globalen Energiewende."

Jahrzehntelang lieferten traditionelle Kraftwerke wie Kohle und Kernenergie mehr als nur Strom. Ihre massiven rotierenden Generatoren wirkten als Stabilisatoren und hielten die Netzfrequenz konstant auf 50 Hertz. Wenn die Nachfrage stark anstieg oder ein Generator ausfiel, diente die kinetische Energie dieser rotierenden Massen als Puffer wie ein Stoßdämpfer, der den Netzbetreibern wertvolle Sekunden zum Reagieren verschaffte.

Diese Sekunden bedeuteten oft den Unterschied zwischen stabilem Netz und Gerätschäden, kaskadierenden Ausfällen oder sogar einem landesweiten Stromausfall. Doch jetzt, da Europa und die Welt auf CO₂-Neutralität hinarbeiten und konventionelle Anlagen auslaufen, ist diese Stabilität schwerer aufrechtzuerhalten.

"Die Energiewende bedeutet, von konventionellen Kraftwerken mit rotierenden Massen zu wechselrichterbasierten Quellen wie Wind- und Solarenergie umzusteigen", erklärt German Kuhn, der seit 2012 das E-STATCOM-Projekt bei Siemens Energy leitet. "Diese erneuerbaren Energien erzeugen keine Trägheit – und das macht die Netzfrequenz weniger stabil. Hier kommt E-STATCOM ins Spiel."

Die Bedeutung dieses Projekts liegt nicht nur in dem, was es tut, sondern auch in seinem Bauort. Die Energielandschaft Deutschlands ist gespalten: Da sich erneuerbare Energien nun vor allem im Norden konzentrieren und die Nachfrage wiederum im Süden größer ist, steht das deutsche Netz unter Belastungen durch enorme Übertragungsströme. Die Abkehr von Atomenergie und Kohlekraftwerken hat diese Herausforderung beschleunigt und die vorhersehbare Stromproduktion beseitigt und Netzstabilität gefährdet. Elektrifizierte Fahrzeuge und elektrifizierte Industrie erhöhen zusätzlichen Stress. 

"Mehrum liegt genau zwischen zwei Nord-Süd-Korridoren, die hier miteinander verbunden sind. Von diesem Punkt aus können wir die Netzstabilität in beiden Korridoren beeinflussen", sagt Florian Martin. Das machte es zur naheliegenden Wahl, hier den ersten E-STATCOM zu bauen.

Martin merkt an, dass Windenergie im Norden – insbesondere rund um die Nordsee – mit zunehmender Relevanz für Deutschlands Energiemix ohne das Netz, das sie transportiert, wenig bedeuten wird: "Ohne ein modernisiertes Netz können wir die Energiewende nicht unterstützen. Man kann es mit Straßen vergleichen – man hat kleinere Übertragungssysteme wie lokale Straßen, die zu Häusern und Gebäuden führen, aber man braucht auch ein größeres Autobahnsystem zur Übertragung von großen Strommengen. E-STATCOM liefert uns die künstliche Trägheit und die weiteren Funktionen, die wir benötigen, um dieses System stabil zu halten und mehr Energie transportieren zu können."

Der Bau des weltweit ersten E-STATCOM in dieser Konfiguration war nicht einfach eine Frage der Ingenieurskunst. Es erforderte zwei Unternehmen – Siemens Energy und TenneT Deutschland –, die als eine Einheit zusammenarbeiten. Für Hauke Jürgensen von Siemens Energy war diese Zusammenarbeit entscheidend: "Man kann die beste Technologie haben, aber wenn die Teams nicht zusammenarbeiten, wird es nicht gelingen. Was Mehrum möglich machte, war ausgezeichnete Zusammenarbeit und Vertrauen."

Martin wiederholt den Punkt von TenneTs Seite. "Wenn man zusammenarbeitet, gibt es immer Probleme", sagt er. "Aber wenn man sie gemeinsam löst, erreicht man sein Ziel – und genau das haben wir zusammen mit Siemens Energy erreicht."

Die Partnerschaft verwischte die üblichen Grenzen zwischen Lieferanten und Kunden. Ingenieure beider Unternehmen trafen sich regelmäßig, um sich auf das Design abzustimmen und Probleme in Echtzeit zu lösen. Für Projektleiterin Ilka Keller wurde der Durchbruch greifbar an dem Tag, an dem sie die Fabrikhalle von Siemens Energy betrat: "Es war erstaunlich, all die Superkondensatortürme vor mir aufgereiht zu sehen. Das war der Moment, in dem jahrelange Entwicklung zur Realität wurde."

Für Keller und den Rest des Teams geht die Bedeutung des Projekts über den Fabrikboden hinaus. Sie sieht ihre Rolle als Teil von etwas Größerem – sie hilft dabei, die Zukunft des Netzes mitzugestalten und den Weg für erneuerbare Energien zu ebnen. "Wenn das funktioniert – und ich bin sicher, es wird funktionieren – dann ist meine Arbeit nur ein kleiner Teil der Zukunft. Jede solche Installation bedeutet ein intelligenteres Netz und die Möglichkeit, mehr grüne Energie zu nutzen."

Obwohl Mehrum ein einzelner Standort ist, reichen seine Auswirkungen weit über Deutschland hinaus. Siemens Energy hat bereits Anfragen aus den Vereinigten Staaten, Kanada und Australien erhalten. TenneT Deutschland schätzt, dass allein in Deutschland etwa 30 ähnliche Anlagen benötigt werden, mit zusätzlichen Anlagen bereits im Auftrag.

"Mehrum ist wirklich ein Benchmark-Projekt, das zeigt, dass die globale Energiewende machbar ist – und das Richtige ist", sagt Jürgensen. "Unser erstes E-STATCOM war ein sehr hochpriorisiertes Projekt, und darauf zu schauen, was die Teams erreicht haben, ist wirklich ein Grund zur Stolz."

Martin teilt dieses Gefühl der Leistung: "Als Director of Asset Management macht es mich stolz zu sehen, was wir mit Siemens Energy entwickelt haben. Es ist eine weltweite Premiere, aber auch unerlässlich für das zukünftige Energiesystem."

Mit Abschluss der Bauarbeiten befindet sich das Projekt nun in der Endphase. Die Anlage wird monatelang getestet werden, bevor sie in den kommerziellen Betrieb geht, was allmählich beweist, dass künstliche Trägheit die mechanische Stabilität ersetzen kann, die fossile Energieträger einst boten.

Von der Straße aus, mit seiner festungsähnlichen Sicherheit und dem unscheinbaren Erscheinungsbild, erscheint Mehrum kaum wie ein Symbol der Energiewende. Doch unter seiner industriellen Fassade schreiben TenneT Deutschland und Siemens Energy das Regelwerk für die Netzstabilität neu – und beweisen, dass sich unsere Netze so dynamisch entwickeln können wie die Wind- und Solarparks, die sie versorgen, und schaffen eine dringend benötigte neue Vorlage für Netze, die bereit für erneuerbare Energien sind.

Über den Autor: Florian Bayer ist freiberuflicher Journalist mit Sitz in Wien, Österreich, wo er für Zeit Online, Der Standard und die Wiener Zeitung geschrieben hat.

Kombinierte Bild- und Video-Credits: Siemens Energy, Fotografie von Martin Stührk