IREN2

So funktioniert dezentrale Energieerzeugung – wirtschaftlich und sicher. Eine funktionierende Stromversorgung aus verschiedenen erneuerbaren Quellen in stabilen Netzen: In Wildpoldsried, dem smarten Energiedorf im Allgäu, ist diese Vision bereits Realität – dank IREN2. Siemens ist als Teil eines hochkarätigen Konsortiums an dem Projekt beteiligt.

IREN2 - innovativ und förderungswürdig

Das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) unterstützt die Innovationskraft der in Deutschland ansässigen Unternehmen durch innovationsfreundliche Rahmenbedingungen und marktorientierte Forschungs-, Entwicklungs- und Innovationsaktivitäten. IREN2 (zukunftsfähige Netze für die Integration regenerativer Energiesysteme) wurde als innovatives, zukunftsorientiertes Projekt als förderungswürdig eingestuft.

BMWi
Das Projekt

IREN2 – Smarte Technik – kombiniert mit Wissenschaft

In der Allgäuer Gemeinde Wildpoldsried leisten alle Beteiligten Pionierarbeit, um den ersten Microgrid-Test dieser Art außerhalb des Labors durchzuführen.
Das Dorf der Strompioniere: mehr als nur malerisch
16.800 MWh leisten die Windkraftanlagen in Wildpoldsried

Erfindergeist trifft Pioniergeist

Im Rahmen von IREN2 untersucht Siemens zusammen mit seinen Konsortialpartnern neuartige Netzstrukturen und deren Betriebsführung nach technischen und wirtschaftlichen Kriterien. Ziel ist es, herauszufinden, wie sich Energiesysteme mit verteilter Stromerzeugung und zusätzlichen Komponenten technisch und wirtschaftlich optimieren lassen. Zudem werden Microgrids – regionale, in sich geschlossene intelligente Stromverteilnetze – als Inselnetze sowie deren Einsatz und Betrieb als so genannte topologische Kraftwerke erprobt.

IREN2 läuft von 2014 bis 2017. Am Ende des Projekts soll die Gemeinde von der übergeordneten Versorgung abgekoppelt werden. Damit wäre erwiesen, dass die erneuerbaren Erzeuger zeitweise konventionelle Kraftwerke ersetzen können, indem sie aus dem Verteilnetz heraus Systemdienstleistungen liefern.

„Die Möglichkeiten, sich aktiv an der Energiewende zu beteiligen und sogar davon zu profitieren, sind für alle gegeben. Man muss es nur angehen.“
Arno Zengerle, Bürgermeister des Energiedorfs Wildpoldsried
Energiewirt Wendelin Einsiedler betreibt seit über 20 Jahren Windkraftanlagen in Wildpoldsried und Umgebung.
Arno Zengerle ist seit mehr als 20 Jahren 1. Bürgermeister in Wildpoldsried.
Strompionier Günter Mögele stellt seine Erzeugungs- und Verbrauchsdaten dem Forschungsprojekt IREN2 zur Verfügung.

Die Bürger von Wildpoldsried

Seit den 1990er Jahren engagiert sich Wildpoldsried für nachhaltige Energiesysteme.
In dieser Zeit hat sich Wildpoldsried von einer einfachen Gemeinde zum international renommierten Energiedorf entwickelt. Auch durch die beiden Siemens Projekte IRENE und IREN2.
Das alles würde aber nicht ohne die Bürger aus Wildpoldsried funktionieren. Von Beginn an haben alle hier diese Entwicklung mit voran getrieben.
Hier stellen der Bürgermeister Arno Zengerle, der Energiewirt Wendelin Einsiedler und der Strompionier Günter Mögele ihre Gemeinde vor.

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Das Konsortium

Ein starkes Team

Das Konsortium setzt sich folgendermaßen zusammen:

Die Siemens AG als Technologiepartner zeigt in IREN2, dass Microgrids und topologische Kraftwerke schon heute realisierbar sind – mit vorhandenen Produkten und Lösungen und für unterschiedlichste Zielgruppen weltweit.

Die Allgäuer Überlandwerk GmbH und die AllgäuNetz GmbH wollen ihre Netztechnologie für die Energiewende weiterentwickeln. Und über regulierungskonforme neue Geschäftsmodelle ihre Investitionen in die Netze optimieren.

Das Institut für Hochspannungstechnik der RWTH Aachen entwickelt als Forschungspartner Strategien und Lösungen zur Integration dezentraler, nachhaltiger Erzeugungseinheiten in das Energieversorgungssystem.

Die Hochschule Kempten (Institut für elektrische Energiesysteme) forscht an der Verwendung von Energiespeichern, elektrischen Antrieben und elektrischen Stromversorgungsnetzen. Immer im Fokus – das Gesamtsystem.

Als Industriepartner möchte die ID.KOM Networks GmbH ihr Dienstleistungs- und Lösungsportfolio auf den neu entstehenden Markt intelligenter Netze sowie auf „Industrie 4.0“ ausrichten.

Die Ziele

Zukunft im Test

Im Rahmen von IREN2 machen wir den Microgrid in Wildpoldsried regelungstechnisch fit. Im Detail testen wir folgendes:

Betrieb als Inselnetz – abgekoppelt vom Hauptnetz

Einen Teil der Gemeinde autark mit Strom versorgen, das heißt abgekoppelt vom übergreifenden Versorgungsnetz: Das soll das Microgrid in Wildpoldsried leisten. Damit das gelingt, muss das Leitsystem von Siemens das Inselnetz rund um die Uhr stabil halten – und das in Echtzeit.

Nutzung als topologisches Kraftwerk

Mehrere Erzeugungsanlagen zu einem Kraftwerk zusammen schalten– das steckt hinter der Idee des toplogischen Kraftwerks. Verteilte Erzeuger liefern neben der bloßen Wirkenergie auch Systemdienstleistungen wie Regel- und Blindleistung. So leisten sie einen Beitrag zur Stabilität im übergeordneten Versorgungsnetz – und können zeitweise konventionelle Kraftwerke komplett ersetzen.

Stabiler und ökonomisch optimierter Netzbetrieb

Die Verbraucher wollen verlässlich mit Strom versorgt werden. Und die Anbieter wollen Geld verdienen. Diese Ansprüche müssen zusammengebracht werden, um die Energiewende zu schaffen. In Wildpoldsried beweisen wir, dass das geht – indem wir unsere Netze durch intelligente Regelung und Steuerung fit machen.

Die Funktionsweise

Modernste Technik

Bevor das Netz in Wildpoldsried als Inselnetz und Topologisches Kraftwerk betrieben wird, testen unsere Experten alle Funktionen auf Herz und Nieren. Hier beschreiben sie, wie die Lösungen funktionieren.

Topologisches Kraftwerk

Ein topologisches Kraftwerk erbringt Systemdienstleistungen für das überlagerte Stromnetz. Wie das Konzept funktioniert, erklärt Senior Key Expert Markus Reischböck.

Schwarzstart (Blackstart)

Die Siemens Microgrid Automatisierungslösung bietet einen effizienten, stabilen und vollautomatischen Betrieb von Inselnetzen. Eine der Funktionalitäten ist der Schwarzstart (Blackstart) nach einem Ausfall. Wie das funktioniert, erklärt Solution Manager Jeremy Wiles.

Inselbetrieb

Solution Manager Jeremy Wiles erklärt wie die Siemens Microgrid Automatisierungslösung den Betrieb eines Inselnetzes steuert und optimiert.

Inselnetzbildung und Rücksynchronisierung

Microgrids können vom überlagerten Netz abgekoppelt werden, sollte die Gefahr eines Ausfalles bestehen. Senior Key Expert Markus Reischböck erklärt wie das passiert und wie das Inselnetz nach der Gefahrensituation wieder rücksynchronisiert wird.

Vor Ort in Wildpoldsried

Der interaktive Technik-Stadtplan

Wo genau in Wildpoldsried kommt welche Technik zum Einsatz? Dieser interaktive Stadtplan zeigt es.
Die Bedeutung

IREN2 ist weltweit relevant

Die Forschungsarbeit in IREN2 zeigt, dass Microgrids und topologische Kraftwerke mit kalkulierbarem Aufwand möglich sind. Ihre Anwendungsmöglichkeiten sind vielfältig.

Erneuerbare Energien entwickeln sich rasant

Aus erneuerbaren Quellen erzeugte Energie wird für immer mehr Menschen erschwinglich: Seit Jahren sinken die Stromgestehungskosten (Levelized costs of electricity) aus Wind- und Solarkraft, die Technik entwickelt sich rasant. Schon heute nehmen die Erneuerbaren 19 Prozent des gesamten globalen Endenergieverbrauchs ein. Tendenz steigend.

Funktionale Inselnetze für mehr Unabhängigkeit

In Schwellen- und Entwicklungsländern, auf Inseln, in abgelegenen Regionen ohne stabiles Versorgungsnetz oder auch in industriellen Großbetrieben – vielerorts werden Microgrid-Lösungen, wie wir sie in Wildpoldsried testen, künftig die Versorgung verbessern. Sie werden für Betreiber und Konsumenten wirtschaftlich Energie liefern. Und dabei die Unabhängigkeit von fossilen Energieträgern fördern.

Topologische Kraftwerke ersetzen konventionelle

Dezentrale Anlagen lassen sich vielerorts zu topologischen Kraftwerken zusammenschalten. Sie werden in Zukunft dafür sorgen, dass weniger konventionelle Großkraftwerke nötig sind, um Stabilität in Versorgungsnetzen zu sichern. Das heißt: mehr Rentabilität für kleinere und mittlere Betreiber, mehr Flexibilität in der Versorgung und noch größere Chancen für die Erneuerbaren.

Die Meilensteine

Drei Jahre auf einen Blick

Definierte Schritte – klar umrissen und geplant

Komplettieren

Installation der nötigen Infrastruktur

Abgeschlossen

Batteriespeicher, Dieselaggregate, Lastbank, Leistungsschalter, Umrichter, Kommunikations- und Informationstechnik, Leittechnik – bis Ende 2015 wurde das Wildpoldsrieder Netz mit allem ausgestattet, was nötig ist. Inklusive Inbetriebnahmen und ersten Feldversuchen mit den Komponenten.

Simulieren

Virtuelles Durchspielen der Szenarien

Abgeschlossen

Kein Feldtest ohne Simulation: Bevor die Versorgung der Anwohner im Testgebiet wirklich angetastet wird, werden alle Szenarien genau durchgerechnet. Damit sicher ist, dass alles wie geplant ablaufen kann.

Abkoppeln

Test des Inselbetriebs
Für den autarken Inselbetrieb muss das Microgrid folgendes leisten:

  • Frequenzhaltung bzw. Wirkleistungsregelung: Primär-, Sekundärregelung und Einsatzplanung
  • Spannungshaltung bzw. Blindleistungsregelung über Primär- und Sekundärregelungsmechanismen
  • Bereitstellung von Kurzschlussleistung, Sicherstellen des Schutzes
  • Vorbereiten und Durchführung der Rücksynchronisierung (Frequenz, Phase und Spannung angleichen, Schalter schließen)
  • Schwarzstart
  • Geplante und ungeplante Abkopplungen vom Verbundnetz

Während des Inselnetztests wird das Verhalten des Microgrids bis ins Detail untersucht: Wie bewähren sich die Regelungsverfahren im autarken, dynamischen Betrieb? Wie verhält sich das Netz nach einem Kurzschluss? Wo liegen systembedingte Grenzen? Wenn das Microgrid abgekoppelt wird, werden diese Fragen geklärt sein. Dann zeigt sich auch, wie der Schwarzstart gelingt, also der Netzwiederaufbau „von unten“. Und die Re-Synchronisation beim Wiederankoppeln.

Anbinden

Betrieb eines topologischen Kraftwerks

Zusätzlich zur inneren Stabilität soll das Wildpoldsrieder Microgrid Leistungen zur Systemstabilität im übergeordneten Netz liefern. Dafür müssen nicht ständig konventionelle Anlagen laufen – die vorhandenen Ökostrom-Anlagen übernehmen zeitweise die Regelung. Deren Leistung lässt sich über die Leittechnik prognostizieren, planen und so steuern, dass die Dieselaggregate nur im Ausnahmefall einspringen müssen.

Als topologisches Kraftwerk wird das Wildpoldsrieder Microgrid dann folgende Systemdienstleistungen erbringen:

  • Erfüllen von Wirkleistungsvorgaben, bzw. Fahrplänen
  • Erfüllen von Blindleistungsvorgaben, bzw. Fahrplänen
  • Erbringen von vereinbarter Primär-, Sekundärregelwirkleistung
  • Ggf. Erbringen von vereinbarter Regelblindleistung oder Spannungsregelung
  • Bereitstellung von Kurzschlussleistung, Sicherstellen des Schutzes
  • Bereitstellung von Momentanreserve
  • Marktinterface

Vollenden

Bericht aller Ergebnisse

Gemeinsam mit den Konsortialpartnern blickt Siemens zurück: Was ist gut gelaufen? Wo hat sich weiterer Entwicklungsbedarf herauskristallisiert? Und wie können die Errungenschaften aus IREN2 in anderen Anwendungsfällen genutzt werden? Umfassende Berichte und Bewertungen liefern die Antworten.

News & Media

Wildpoldsried

Die Welt zu Gast in Wildpoldsried

Am 13. Juli 2016 war eine 11-köpfige Gruppe aus Indien zu Gast in Wildpoldsried, um sich an Ort und Stelle über das Projekt IREN2 zu informieren. Die Gruppe besteht aus Mitarbeitern von Verteilnetzbetrewibern und Siemens Indien.  Michael Lucke (Geschäftsführer AÜW GmbH), Bernhard Rindt (Geschäftsführer egridapplications & consulting GmbH) und Alexander Hammer (Siemens AG)stellten das Projekt vor, bevor die Delegation die IREN2-relevanten Einrichtungen im Ort kennenlernten. Ziel des Besuchs war es, den realen Einsatz von Microgrids zu erleben, die notwendige Technologie kennenzulernen und die Adaptierbarkeit für die eigene Umgebung zu überprüfen.
Wildpoldsried

Lieferung Umrichterkopplung

Am 20. April 2016 wurde eine weitere Komponente für IREN2 geliefert. Die Umrichterkopplung ermöglicht einen Austausch elektrischer Leistung zwischen Mittel- und Niederspannungsnetz in beide Richtungen.  

Wildpoldsried – Heimat der Strompioniere

Wildpoldsried ist eine Gemeinde mit 2.500 Einwohnern. Was macht dieses Dorf für die Energiewende so einzigartig? Und was hat das IREN2-Konsortium hier, was es woanders nicht hat?    

                           Weiterführende Links                         

Artikel „Das Dorf der Energiepioniere“

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Wildpoldsried im Allgäu erzeugt mehr Ökostrom als es verbraucht – ein idealer Ort also, um das intelligente Stromnetz der Zukunft zu testen.

Broschüre Intelligente Ortsnetzstationen

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Das modulare Konzept auf Basis der 8DJH Mittelspannungsschaltanlagen

Spectrum Power™ Aktives Netzmanagement

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Stabiler Netzbetrieb durch gezielte Beobachtung und schnelle Regelung

Microgrid Control – eine SICAM Applikation

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Microgrid Control – eine SICAM Applikation steuert und überwacht den stabilen Betrieb eines Microgrids, stellt den Schutz einer unabhängigen Energieversorgung vor Stromausfällen sicher und gleicht Netzschwankungen sowie Fluktuationen im Stromverbrauch aus.