Stabilität wechselrichtergeführter Inselnetze

Das Buch von Markus Jostock behandelt die Beurteilung der Stabilität von wechselrichtergeführten Inselnetzen. Um Energieversorgungsnetze, in denen die elektrische Energie ausschließlich durch Wechselrichter zur Verfügung gestellt wird, wie es zur Zeit für die meisten Formen der erneuerbaren Energiequellen der Fall ist.

Über die Stabilität von elektrischen Energieversorgungsnetzen wird seit vielen Dekaden geforscht. Durch den Siegeszug der erneuerbaren Energien, die vor allem in Deutschland auf Grund der Novelle des Erneuerbare-Energien-Gesetzes vom 25. Oktober 2008 eine weite Verbreitung fanden, besteht in Zukunft die Möglichkeit, auch bei einem Netzausfall abgeschlossene Teilnetze im Inselnetzbetrieb, d.h. ohne Verbindung zum europäischen Verbundnetz, weiter zu betreiben. Es stellen sich technische Fragen nach den Möglichkeiten eines solchen Inselnetzbetriebes mit einem besonderen Fokus auf die hohen Anforderungen an die Netzstabilität und Netzqualität.

Die Abwesenheit von rotierenden Generatoren hat einige Konsequenzen, da Wechselrichter keine rotierende Masse - und damit keine Trägheit - besitzen. Ihre Regeler und Aktoren sind um ein Vielfaches schneller als klassische, rotierende Generatoren. Große rotierende Generatoren garantieren durch ihr Massenträgheitsmoment eine gewisse Frequenzstabilität. Werden ähnliche Leistungen von sehr schnell geregelten Wechselrichtern eingespeist, deren Zeitkonstanten bauartbedingt nur ein Bruchteil derer rotierender Generatoren betragen, so könnten Wechselrichter auch mit nur einem Bruchteil des Energieaufwandes durch Störungen im Netz beeinflusst werden. Die Frage nach der Stabilität solcher Netze scheint berechtigt.

Die Analyse des Buches ist nicht auf bestimmte Netztopologien und Strukturen beschränkt und auf Netze verschiedener Spannungsebenen anwendbar. Auch kann die Anzahl der potentiell im Netz enthaltenen Wechselrichter sehr hoch sein und beliebige Wechselrichtermodelle können im Gesamtmodell integriert werden.

Bisher existierte noch kein generisches Modell zur geschlossenen Beschreibung eines solchen weit verteilten Systems mit hoher Durchdringungsrate.

Die vorgestellte Dissertation entwickelt ein generisches Modell. Ausgehend von der Netzwerk- und Graphentheorie wird zusammen mit der Zustandsraumdarstellung der Regelungstechnik ein geschlossenes Modell eines wechselrichtergeführten Inselnetzes entwickelt.