Forschungsprojekt: SuperCap-Speicher für mehr Netzstabilität

Die Hochschule für Technik und Wirtschaft (HTW) Dresden entwickelt ein Überwachungssystem für große Kondensatorspeicher. Diese SuperCap-Speicher könnten das Stromnetz im Notfall sekundenschnell stabilisieren.

Während die physikalische Masse rotierender Generatoren (die sogenannte Schwungmasse) plötzliche Netzfrequenzschwankungen konventioneller Kraftwerke ausgleicht, steht diese Momentanreserve laut HTW Dresden den regenerativen Stromerzeugern nicht zur Verfügung. Für Wind- und Solarstromanlagen müsse man daher Vorkehrungen treffen, um die Netzfrequenz bei einer Störung konstant bei 50 Hertz zu halten.

Schwungmassen nutzen

Die HTW Dresden will das ändern und Superkondensatorspeicher als virtuelle Schwungmasse und Momentanreserve nutzen. Im Unterschied zu Batterien, die über einen langen Zeitraum eine geringe Leistung liefern, zeichnen sich SuperCap-Speicher dadurch aus, dass sie extrem schnell eine hohe Leistung aufnehmen oder abgeben können. Bei unvorhergesehenen Ereignissen können sie das Netz daher für die ersten Sekunden stabilisieren. Dann könnte man nach Auffassung der Forscher Batteriespeicher oder ein Kraftwerk zuschalten.

Will man mit dieser Momentanreserve größere Netzausfälle sicher verhindern, muss der SuperCap-Speicher zuverlässig funktionieren. „Der Speicher besteht aus mehr als 100.000 einzelnen Zellen. Dadurch ist die Gefahr eines Ausfalls sehr hoch. Im Hochspannungsbereich kommen sie bisher kaum zum Einsatz“, erklärt Projektbearbeiter Anton Barwich von der Fakultät Elektrotechnik. Im Rahmen des Projekts CapMon entwickelt die HTW Dresden deshalb jetzt zusammen mit der M&P Motion Control and Power Electronics GmbH ein automatisiertes Diagnosesystem, das Fehler und Alterungserscheinungen frühzeitig erkennt.

Die Software soll die Betriebsdaten auswerten und analysieren, die Alterung beobachten und aus den Daten eine Lebensdauerprognose ableiten. Fehlerzustände werden dadurch sehr schnell erkannt. Ihr Einfluss auf das System wird durch interne Umschaltungen minimiert.

Abweichungen erkennen

Für ihre Tests bilden die Forscher die SuperCap Speicher digital nach und simulieren, wie sie sich im Normalfall verhalten. Durch den Vergleich der Leistung des realen Speichers mit dem virtuellen Sollwert erkennen sie Abweichungen, die auf eine Fehlfunktion hinweisen können. So können fehlerhafte Einheiten ausgetauscht werden, bevor sie die Verfügbarkeit des Speichers beeinträchtigen.

„Bei den Messungen ging es um die Vorgänge während des Ladens und Entladens sowie um etwa auftretende Fehler“, erklärt Anton Barwich. Mit den Untersuchungsergebnissen haben er und sein Team ein Computermodell erstellt. Die Erkenntnisse bilden die Basis für das neue Diagnosesystem.

Das Projekt startete im Dezember 2024 und läuft bis November 2027. Es wird vom Europäischen Fonds für regionale Entwicklung (EFRE) und vom Land Sachsen gefördert.