Das Projekt

Projektziele

In ihren Stabilitätsberichten stellen die vier deutschen Übertragungsnetzbetreiber vielfältige Herausforderungen dar. Höhere Transite, die Höherauslastung der bestehenden Stromkreise, schnellere und umfassendere Wechsel der Last- und Erzeugungssituation sowie die Transformation von einem System mit Synchronmaschinen hin zu Stromrichter-dominierten Erzeugungsanlagen und Großverbrauchern. Diese wirken sich schon heute auf die verschiedenen Teilaspekte der Systemstabilität aus:

Spannungsstabilität,
Frequenzstabilität,
transiente Stabilität und
Reglerinteraktion.

In naher Zukunft werden diese Auswirkungen noch erheblicher. So können vermehrt Situationen auftreten, in denen Strom zu 100 Prozent aus erneuerbaren Energien erzeugt wird. Die daraus folgenden steigenden Systembedarfe müssen durch Betriebsmittel, Erzeugungs-, Verbraucher- sowie Speicheranlagen gedeckt werden. Dabei ist es technisch zunächst irrelevant, ob diese Beiträge durch verpflichtende Systemanforderungen in den technischen Netzanschlussregeln (TAR), vergütete Systemdienstleistungen (SDL) über eigens ausgelegte Marktmechanismen oder durch dafür installierte Betriebsmittel bereitgestellt werden.

Rotierende Massen und ÜNB-Assets können die steigenden Systembedarfe zukünftig nicht mehr alleine decken. Vielmehr müssen zur Sicherstellung der Systemstabilität die Potentiale (deutlich) gehoben werden, z.B. durch die Festlegung von technischen Mindestanforderungen an weitere Betriebsmittel (nicht im ÜNB-Eigentum) wie Elektrolyseure, Batteriespeicher, Photovoltaik und Windenergieanlagen. Außerdem sollen auch weitere Potentiale über die marktliche Beschaffung erschlossen werden. Insbesondere Anlagen mit netzbildenden Regelungseigenschaften stellen einen vielversprechenden Ansatz dar, um zukünftig unterschiedliche Systembedarfe über eine einzelne Anlage realisieren zu können. Damit stehen sie im Fokus bei der Untersuchung von Bereitstellungsoptionen.

Projektstruktur und Arbeitspakete

AP1 – Synchronisierung mit externen Aktivitäten

Das Arbeitspaket schafft einheitliche Begriffs- und Konzeptdefinitionen und bündelt den Forschungsstand zu Frequenz-, Spannungs-, transienter und Resonanzstabilität in Meta-Studien. Es synchronisiert laufend mit Feldtests und Projekten (z. B. Verteilnetz 2030+, SUREVIVE) sowie mit Grid-Code-/Normungsgremien (u. a. VDE/FNN, ENTSO-E, CENELEC, FGW). Ein Überblick über vorhandene Metriken wird erstellt und hinsichtlich Praktikabilität und Datenbedarf bewertet. Ergebnis sind abgestimmte Definitionen, Meta-Studien und eine priorisierte Metrikenliste für die Folgearbeiten.

AP2 – Anlageneigenschaften und -potenziale

Das Konsortium ermittelt für PV, Wind (Vollumrichter/DFIG), Speicher, Elektrolyseure, STATCOM und HGÜ die heutigen und zukünftigen Beiträge zu Frequenz-, Spannungs-, transienter und Resonanzstabilität. Es entwickelt und validiert praktikable RMS- und EMT-Modelle (inkl. Aggregation) und definiert erweiterte Testnetze, um Eigenschaften, Grenzen sowie Synergien/Nebeneffekte vergleichbar zu analysieren. Darauf aufbauend werden Lösungsoptionen zur Bedarfsdeckung abgeleitet und technisch wie ökonomisch bewertet. Rückkopplungen aus Prüfstandsmessungen und Systemstudien fließen in die Modellverbesserung ein.

AP3 – Herausforderungen bei der Umsetzung neuer Anlagenanforderungen

Dieses AP entwickelt pragmatische Prüf-, Validierungs- und Zertifizierungsansätze für neue Anforderungen (z. B. netzbildende Eigenschaften), zunächst entlang bestehender Hinweise (u. a. FNN PG Systemanforderungen, CLC 50549-20). Die Verfahren werden an Einheiten und praktisch erprobt und auf Aussagekraft sowie Umsetzbarkeit geprüft. Anforderungen an Simulationsmodell-Validierung werden spezifiziert; eine DAkkS-Gutachterschulung wird vorbereitet. Erkenntnisse werden in VDE/FNN, CENELEC und FGW eingebracht und für den breiten Rollout aufbereitet.

AP4 – Methoden zur Bedarfsermittlung

Es werden praktikable Methoden zur Quantifizierung und Regionalisierung von Systembedarfen für Frequenz-, Spannungs-, transiente und Resonanzstabilität (inkl. „System Strength“) weiterentwickelt oder neu aufgebaut. Grundlage sind definierte Metriken und bedarfsdimensionierende Ereignisse sowie verbesserte Verteilnetz- und Lastmodelle. Besondere Schwerpunkte liegen auf Momentanreserve, dynamischer Spannungsstützung, oszillatorischen Moden/Impedanzmethoden und der Behandlung von Begrenzungen in Umrichtern. Die Methoden werden auf spätere Anwendung in §12i-Systemstabilitätsprozessen ausgerichtet.

AP5 – Systemstudie

Die in AP4 entwickelten Methoden werden an realitätsnahen Datensätzen verprobt (Proof-of-Concept), um exemplarische Systembedarfe zu ermitteln. Auf Basis der in AP2 identifizierten Potenziale werden Anlagenportfolios (spannungsebenenübergreifend) zur Bedarfsdeckung zusammengestellt und in die Datensätze integriert. Die Portfolios werden gegen Frequenz-, Spannungs-, transiente und Resonanzkriterien geprüft, inkl. Sensitivitäten und System-Strength-Bewertung. Ergebnisse liefern Anforderungen an Daten, Modellierung und die Wirksamkeit von Beiträgen aus Verteilnetzen.

AP6 – Umsetzung durch marktliche Beschaffung und Mindestanforderungen

Technische Optionen werden in ein Umsetzungsportfolio aus Mindestanforderungen, marktlichen Produkten, Anreizen und NB‑eigenen Assets (inkl. VINK) übersetzt. Schwerpunkte sind Momentanreserve, dynamische Spannungsregelung und Resonanzstabilität/Regelungsinteraktionen. Dabei werden technologiespezifische Stärken und spannungsebenenabhängige Wirkungen berücksichtigt. Ziel ist ein stakeholderübergreifender Konsens zu Produktdefinitionen und Mindestanforderungen sowie die Identifikation von Synergien/Konflikten zwischen Anforderungen. Die Vorschläge werden mit FNN-/Roadmap‑Prozessen abgestimmt und für AP3 aufbereitet.

AP7 – Entwicklungspfad

Die Projektergebnisse werden mit der BMWK‑Roadmap Systemstabilität und den gesetzlichen ÜNB‑Prozessen (NEP, §12i‑Systemstabilitätsbericht) gespiegelt. Daraus werden konkrete Änderungsvorschläge für die Roadmap abgeleitet. Zudem entsteht ein stufenweiser Entwicklungspfad für die Einführung neuer Mindestanforderungen und marktlicher Produkte unter Berücksichtigung technischer Reife, Herstellbarkeit und Zertifizierbarkeit. Ziel ist die planbare Skalierung netzbildender Fähigkeiten im Massengeschäft.

AP8 – Projektorganisation und Kommunikation

Dieses AP steuert Zeit, Budget und Qualität, organisiert Gremien (Lenkungskreis, Steuerungskreis, Fachbeirat) und koordiniert die Partner. Es stellt einen strukturierten Informationsfluss sicher, u. a. durch Workshops mit BMWK und BNetzA sowie die laufende Einspeisung von Zwischenergebnissen in Roadmap‑Prozesse. Kommunikation, Publikationen und Transfer in Normungsgremien werden orchestriert. Dokumentation, Vorlagenmanagement und Qualitätssicherung sorgen für konsistente Ergebnisse.