Quirinus

Projekt

Was ist das Quirinus-Projekt?

Im Quirinus-Projekt wurde die intelligente Vernetzung von Stromerzeugern und Verbrauchern im Live-Betrieb auf Herz und Nieren getestet.
In Zukunft wird die Energie nicht mehr von wenigen Großkraftwerken zur Verfügung gestellt. Die Energieversorgung bekommt im Rahmen der Energiewende einen mehr und mehr dezentralen Charakter. Je mehr Kraftwerke, die mit Atomkraft, Gas oder Kohle arbeiten, vom Netz genommen werden, desto wichtiger werden kleine und kleinste Anlagen, die erneuerbare Energien nutzen.

Das Quirinus-Projekt zeigt die Möglichkeiten, die sich aus der Digitalisierung des Netzes ergeben. So ist es möglich, viele kleine, dezentrale Stromerzeuger zu einem leistungsfähigen Flächenkraftwerk zu vernetzen.

Das Quirinus-Projekt hat den Förderwettbewerb „VirtuelleKraftwerke.NRW“ gewonnen. Quirinusprojekt, Energieversorgung, Energiesicherheit, Flächenkraftwerk.

Der Ansatz

Das Verbundprojekt QUIRINUS hat sich dem Förderwettbewerb „VirtuelleKraftwerke.NRW“ der Leitmarkt Agentur NRW gestellt und gewonnen.
Das große Potenzial in NRW im Rahmen der Energiewende hat die Leitmarkt Agentur NRW zum Anstoß genommen und zum Wettbewerb für das Klimaschutzprojekt "VirtuelleKraftwerke.NRW" aufgerufen. Der Ansatz von QUIRINUS konnte bei der Ausschreibung überzeugen und es wurde eine Fördersumme in Höhe von 6.000.000 EUR bewilligt.
Diese Gelder ermöglichen nun die intensive Forschung an den Kraftwerken der Zukunft mit dem Ziel der langfristigen Sicherung folgender umweltbezogener und gesellschaftlich relevanter Ansprüche: Systemstabilität und Versorgungssicherheit, effiziente und nachhaltige Energieinfrastrukturen und Preisen sowie inhärent sichere Versorgungszentren.
Mehr Informationen zum Förderprogramm finden Sie auf der Internetseite der Leitmarkt Agentur NRW.

Die Herausforderung

Unser Alltagsleben und eine leistungsfähige Wirtschaft sind ohne eine stabil funktionierende Stromversorgung kaum noch denkbar. Die Gesamtsystemstabilität (Ausgleich von Energieerzeugung und -verbrauch) wird bisher ausschließlich durch die Übertragungs-netzbetreiber koordiniert und verantwortet, die diese in der Vergangenheit hauptsächlich über konventionelle Atom-, Gas- oder Kohlekraftwerkskapazitäten sicherstellten. Aspekte der Netzstabilität (z.B. Qualität der Versorgungsspannung) werden durch die lokal oder regional agierenden Verteilnetzbetreiber gewährleistet. Bis zum Jahr 2050 soll laut Bundesregierung der Anteil erneuerbarer Energien an der Bruttostromerzeugung in Deutschland auf 80 % ansteigen, was gleichbedeutend ist mit der weiteren Zunahme dezentraler Erzeugungsanlagen und dem vermehrten Ausscheiden konventioneller Großkraftwerke. In der Konsequenz bedeutet dies, dass für die zukünftige Sicherung der Stromnetzstabilität die in wachsendem Umfang auf Verteilnetz- und damit regionaler Ebene angesiedelten Stromerzeugungs- und -speicheranlagen einzeln und in ihrem Zusammenwirken befähigt werden müssen, stromsystemstützende Aufgaben zu erfüllen. Auch relevanten Stromverbrauchsanlagen kommt hierbei eine Schlüsselrolle zu. Andererseits bedeutet dies auch, dass die Verteilnetzbetreiber, in deren Netzen die Erzeugungs-, Speicher- und Verbrauchsanlagen angeschlossen sind, in eine neue Rolle hineinwachsen müssen und neben der Sicherung der eigenen Stromnetze auch Verantwortung an der Stabilisierung des Gesamtsystems übernehmen müssen.

Das Quirinus Projekt hat den Förderwettbewerb „VirtuelleKraftwerke.NRW“ gewonnen. Quirinusprojekt, Energieversorgung, Energiesicherheit, Flächenkraftwerk.
Schematische Darstellung: Ampelkonzept & Flexibilität

Schematische Darstellung: Inselnetz

Die Szenarien

Netzführung nach dem Ampelkonzept
Bei der Netzführung auf Basis des Ampelkonzepts werden im Leitsystem die betrachteten Netzgebiete auf verschiedene kritische Betriebszustände hin überwacht und anhand des Ampelkonzepts dargestellt. Beim Auftreten eines kritischen Zustands werden Gegenmaßnahmen vorgeschlagen, die automatisiert oder manuell aus dem Leitsystem heraus durchgeführt werden können. Kritische Zustände werden nach Möglichkeit durch Maßnahmen behoben, die eine möglichst hohe Wirtschaftlichkeit aufweisen.

Flexibiltät (Systemsdienstleistung)
Dieses Szenario beschäftigt sich mit der Bewirtschaftung von Schnittstellen zu anderen Netzbetreibern (NB, i.d.R. der vorgelagerte NB). Die Flexibilität vieler Einzelanlagen wird zu Clustern aggregiert und unter Berücksichtigung von Netzengpässen zur Verfügung gestellt. Dabei wird die Übernahme von Verantwortung am elektrischen Gesamtsystem fokussiert.

Inselnetz
Das Inselnetz unterstützt in einem Blackout Fall den Netzwiederaufbau. Zum Zeitpunkt eines detektierten, systemrelevanten Fehlerfalls wird sich der ausgewählte lokale Netzbereich vom übrigen Verteilnetz trennen und in der Insel weiter stabil betrieben. Die so entstehende autarke Insel wird darüber hinaus aus der Verteilnetzebene den Wiederaufbau des übergeordneten Versorgungssystems aktiv unterstützen. Ein Hybrid, eine Kombination aus BHKW und dynamischem Rotationsspeicher stabilisiert die systemrelevanten Größen Frequenz und Spannung.

Die Studie

Eine stabil funktionierende Stromversorgung ist heutzutage selbstverständlich. Bisher haben die Übertragungsnetzbetreiber über konventionelle Atom-, Gas- oder Kohlekraftwerke für diese Sicherheit gesorgt. Mit der Energiewende ändert sich das nun. Die konventionellen Kraftwerke werden zunehmend durch die erneuerbaren Energien abgelöst. Wind- und PV-Anlagen speisen den Strom allerdings dezentral und fluktuierend ein, sodass Engpässe als auch Energieüberschüsse entstehen können. Das ist die große Herausforderung, mit der sich das Projekt QUIRIUNS beschäftigt. Ein Lösungsansatz, der zu einer stabilen Stromversorgung führen könnte, ist die Bündelung verschiedener Erneuerbare-Energie-Anlagen aus der Region. So wird ein Flächenkraftwerk geschaffen, auch virtuelles Kraftwerk genannt. Die Anlagen werden über ein Informations- und Kommunikationsnetz miteinander verbunden und können Daten zu Stromerzeugung und -bedarf austauschen. Diese Daten werden an einer zentralen Stelle gesteuert, sodass man von dort das Stromangebot und die Stromnachfrage über Systemdienstleistungen stabilitätswirkend aufeinander abstimmen kann.

Das Quirinus-Projekt gewann den Förderwettbewerb „VirtuelleKraftwerke.NRW“. Quirinusprojekt, Energieversorgung, Energiesicherheit, Flächenkraftwerk.
Broschüre zum Quirinus-Projekt als PDF downloaden. Energiesicherheit, Energieversorgung, Flächenkraftwerk.

Regionales virtuelles Flächenkraftwerk für

Versorgungssicherheit und Stromnetzstabilität

-> Laden Sie sich hier die Broschüre zum Quirinus-Projekt als PDF herunter.

Dieses Projekt wird durch die Europäische Union und das Land Nordrhein-Westfalen gefördert.
Das Quirinus-Projekt wird gefördert von der EU. Quirinusprojekt, Energieversorgung, Energiesicherheit, Flächenkraftwerk.
Das Quirinus-Projekt wird gefördert vom Land NRW. Quirinusprojekt, Energieversorgung, Energiesicherheit, Flächenkraftwerk.
Das Quirinus-Projekt wird gefördert voMinisterium für Klimaschutz und Umwelt. Quirinusprojekt, Energieversorgung, Energiesicherheit, Flächenkraftwerk.