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Verbundprojekt NEW 4.0 erfolgreich abgeschlossen

Wissenschaftler*innen der HAW Hamburg haben mit weiteren Hochschulen, Industrieunternehmen und Energieversorgern im Verbundprojekt NEW 4.0 – Norddeutsche EnergieWende unter realen Bedingungen getestet, wie die Stromnetze stabil bleiben, obwohl Solaranlagen und Windräder nur schwankend einspeisen.

Eröffnung der NEW 4.0-Roadshow

Eröffnung der NEW 4.0-Roadshow am 31.05.2018 in der Handelskammer in Hamburg

„Lastmanagement“ heißt eins der Zauberworte, also den Verbrauch flexibel gestalten. Darin liegt ein großes Potenzial. Zudem können die Netz- und Systemkosten erheblich sinken. Das Competence Center für Erneuerbare Energien und EnergieEffizienz (CC4E) an der HAW Hamburg war dabei für 14 Teilprojekte verantwortlich und leitete die Gesamtkoordination des gesamten Verbundprojektes. 

Generalprobe für die Energiewende
Die Energiewende ist technisch machbar. Die Umsetzung erfordert jedoch einiges an regulatorischen Anpassungen seitens der Politik. So lauten zwei der wichtigsten Erkenntnisse nach vier Jahren intensiver Forschung im Rahmen des Verbundprojektes Norddeutsche EnergieWende (NEW 4.0), das jetzt seinen Abschluss präsentiert. Ziel war, den Weg aufzuzeigen, wie sich Hamburg und Schleswig-Holstein bereits 2035 ausschließlich mit grünem Strom versorgen können. Dabei handelt es sich um eine Region mit 4,8 Millionen Einwohnern, in der Ökostrom-Anlagen rein rechnerisch schon heute 100 Prozent des Bruttostromverbrauchs erzeugen. Schleswig-Holstein allein liegt da sogar schon bei über 160 Prozent, was an der Kombination aus hoher Windkraftleistung und vergleichsweise niedrigem Eigenbedarf liegt. Beim Stadtstaat Hamburg hingegen ist es umgekehrt: hoher Stromverbrauch bei geringer Ökostrom-Erzeugung. Doch beide zusammen könnten sich, rein rechnerisch betrachtet, schon heute fast ausschließlich mit Grünstrom versorgen und somit erhebliche Mengen des Treibhausgases CO2 einsparen. 

„Aus der Erfahrung mit rund 100 Projekten, nach Laborsimulationen und realen Praxistests, haben wir eine Doppelstrategie umfassend erprobt, um den Pfad für ein klimaneutrales Energiesystem zu erarbeiten“, erklärt Professor Dr. Werner Beba, Leiter des Competence Center für Erneuerbare Energien (CC4E) an HAW Hamburg und zugleich Koordinator und Sprecher von NEW 4.0. „Dazu gehört, dass mehr Energie in der Erzeuger-Region selbst verwertet wird. Etwa, indem man den Strom-Verbrauch flexibilisiert und den Strombereich auch mit den Sektoren Wärme und Verkehr verknüpft.“ Ein anderer wichtiger Aspekt sei der Aufbau einer intelligenten Informations- und Kommunikations-Infrastruktur, um virtuelle Kraftwerke zu bilden, sowie um über Markt-Plattformen Anreize für diese Flexibilitäten zu setzen.

60 Partner aus Wirtschaft, Wissenschaft und Politik
Im Rahmen dieses Projektes haben 60 Partner aus Wirtschaft, Wissenschaft und Politik zusammen gearbeitet und entlang der gesamten Wertschöpfungskette im Energiebereich untersucht, wie die Versorgung mit Ökostrom rund um die Uhr sichergestellt werden kann. Die große Herausforderung der Energiewende liegt ja nicht allein darin, ausreichende Strommengen durch regenerative Anlagen mittels Sonne, Wind oder Biogas bereitzustellen. Es geht vor allem um die Integration der vielen großen und kleinen Stromproduzenten und Stromverbraucher in ein ganzheitliches System, damit sie von den Netzbetreibern erfasst werden können. Die müssen zugleich garantieren, dass Frequenz und Spannung im Netz jederzeit im Gleichgewicht sind. Außerdem müssen die Erneuerbaren in Zukunft notwendige Systemaufgaben übernehmen, die bislang Kohle- und Atomkraftwerke erbringen: Regelenergie, Momentanreserve, Blindleistung und Schwarzstart-Fähigkeit.

Aus der Erfahrung mit rund 100 Projekten, nach Laborsimulationen und realen Praxistests, haben wir eine Doppelstrategie umfassend erprobt, um den Pfad für ein klimaneutrales Energiesystem zu erarbeiten.

Professor Dr. Werner Beba, Leiter des Competence Center für Erneuerbare Energien (CC4E) an HAW Hamburg und zugleich Koordinator und Sprecher von NEW 4.0.

Unabdingbar für die Energiewende ist die Umstellung von einem last- zu einem erzeugungsgeführten Stromsystem. Dann richtet sich der Verbrauch nach dem Angebot (Demand Side Management) und nicht umgekehrt. Zwei bedeutende Bereiche dafür sind zum einen die Industrie, vor allem Großverbraucher wie Metallproduzenten oder Chemiebranche. Zum andern die privaten Haushalte. In beiden Bereichen hat NEW 4.0 untersucht, wie sich der Strombedarf „flexibilisieren“ lässt, also auf Zeiten verschieben, in denen Solar- oder Windenergieanlagen besonders viel Strom einspeisen. Weitere Bausteine für ein klimaneutrales Energiesystem sind das Management auf der Erzeugerseite, Sektorkopplung und Speichersysteme. „Insgesamt konnten in Praxistests 200 MW an flexibler Leistung durch Pilotanlagen zur Verfügung gestellt werden“, sagt Professor Dr. Werner Beba.

Pilotanlagen stabilisieren das Stromnetz
Zu den Pilotanlagen im Erzeugungsmanagement gehört zum Beispiel der Batteriespeicher „EnSpireMe“ im schleswig-holsteinischen Jardelund, mit einer Leistung von 48 Megawatt (MW) und einem entsprechenden Flexibilitäts-Potential auf der Höchstspannungsebene. Er dient dazu, Regelenergie und Blindleistung zu erbringen. Letzteres ist auch der Zweck des Speicherregelkraftwerks in Hamburg-Bergedorf, das gemeinsam von Vattenfall, Nordex und der HAW Hamburg betrieben wird. Umgeben von Windrädern, von denen einige zum Forschungswindpark des CC4E gehören, puffert das 720-kW-Kraftwerk Über- oder Unterspeisungen auf der Mittelspannungsebene ab. Zugleich dient es als Momentanreserve. Das heißt, es stabilisiert das Stromnetz bei unvorhergesehenen Frequenzschwankungen.

Wir wären schon heute in der Lage, uns wesentlich mit grünem Strom zu versorgen.

Professor Dr. Werner Beba

„Wir wären schon heute in der Lage, uns wesentlich mit grünem Strom zu versorgen“, so das Fazit von Professor Dr. Werner Beba. „Noch aber fehlt es an Anpassungen des Rechtsrahmens und Marktdesigns, um die Technologien zur Systemintegration zur Anwendung zu bringen. Damit können Erzeugung, Verbrauch und Speicherung von regenerativer Energie optimal synchronisiert und vermarktet werden.“

Und weil diese geografische Konstellation – Überschüsse auf der einen Seite, Unterdeckung auf der anderen – häufiger in Deutschland und Europa vorkommt, können auch andere Regionen von den Erkenntnissen aus der Feldforschung im Norden profitieren. Nicht zuletzt deshalb ist NEW 4.0 eins von fünf Verbundprojekten, welches vom Bundeswirtschaftsministerium im Rahmen von Sinteg (Schaufester intelligente Energie) gefördert wurde.

Text: Monika Rößiger

Weitere Informationen:

Zur Pressemitteilung der HAW Hamburg (6.4.2021)

CC4E

Verbundprojekt NEW 4.0

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Competence Center für Erneuerbare Energien und EnergieEffizienz (CC4E)
Professor Dr. Werner Beba
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