Die University of New South Wales (UNSW) hat eine bedeutende Förderung von 6,52 Millionen Australischen Dollar (rund 4,24 Millionen US-Dollar) von der Australian Renewable Energy Agency (ARENA) erhalten. Dieses Projekt konzentriert sich auf die kritische Frage, wie Wechselrichter-basierte Energiequellen wie Solar-, Windkraft- und Batteriespeichersysteme mit den Schutzsystemen des australischen National Electricity Market (NEM) interagieren. Ziel ist es, die Sicherheit und Zuverlässigkeit des Stromnetzes in einer Zeit des raschen Übergangs zu erneuerbaren Energien zu gewährleisten.
Wichtigste Erkenntnisse
- UNSW erhält 6,52 Mio. AUD für Forschung zur Netzstabilität.
- Projekt PROFILES untersucht Wechselrichter-basierte Ressourcen (IBR) und Schutzsysteme.
- Fokus liegt auf dem Verhalten von netzbildenden Batteriespeichern bei Fehlerströmen.
- Die Forschung soll eine Lücke im AEMO-Übergangsplan schließen und die Systemfestigkeit verbessern.
- Industriepartner wie Transgrid, AEMO, ElectraNet sowie Siemens und Tesla sind beteiligt.
Herausforderungen der Energiewende im australischen Netz
Der Übergang zu erneuerbaren Energien stellt Stromnetze weltweit vor neue Herausforderungen. Traditionelle Kohlekraftwerke liefern Strom auf eine Weise, die sich grundlegend von der Einspeisung durch Solar- und Windkraftanlagen unterscheidet. Diese modernen Anlagen nutzen Wechselrichter, um Gleichstrom in Wechselstrom umzuwandeln und ins Netz einzuspeisen.
Das Projekt mit dem Namen „Protection & Relay Operation for Inverter-based Low-inertia Electricity Systems“ (PROFILES) wird vom Real Time Simulations Laboratory der UNSW School of Electrical Engineering and Telecommunications geleitet. Associate Professor Georgios Konstantinou, der die Forschung anführt, betont die Notwendigkeit, Industrie und Forschung kontinuierlich über Probleme und Lösungen im Umgang mit Wechselrichter-basierten Ressourcen zu informieren.
Fakten zum Projekt PROFILES
- Förderung: 6,52 Millionen AUD von ARENA
- Dauer: Dreieinhalb Jahre (bis November 2030)
- Leitung: Associate Professor Georgios Konstantinou, UNSW
- Forschungsschwerpunkt: Interaktion von Wechselrichter-basierten Ressourcen mit Schutzsystemen
Die Rolle von netzbildenden Batteriespeichern
Ein zentraler Aspekt des PROFILES-Projekts ist die Untersuchung, wie netzbildende Batteriespeichersysteme (BESS) mit Schutzsystemen interagieren, insbesondere bei der Bereitstellung von Fehlerströmen. ARENA hat diese technische Frage als entscheidend identifiziert. Ein besseres Verständnis ist erforderlich, damit diese Systeme breiter für die Systemfestigkeit eingesetzt werden können.
Der australische Netzbetreiber AEMO hat diese Lücke bereits formell anerkannt. Der im Juli veröffentlichte „2026 General Power System Risk Review“ von AEMO bestätigte, dass netzbildende BESS bisher nicht nachweisen konnten, Fehlerströme in der erforderlichen Schutzqualität zu liefern. Dies ist jedoch notwendig, um die Mindestanforderungen an die Systemfestigkeit gemäß den National Electricity Rules zu erfüllen, obwohl die Technologie die Stabilität der Spannungswellenform unterstützen kann.
„Es wird ein kontinuierlicher Prozess sein, Industrie und Forschungsgemeinschaft über Probleme und Lösungen mit Wechselrichter-basierten Ressourcen, deren Fehlerstrombeiträge und den Schutz des Stromnetzes zu informieren.“
Die Notwendigkeit neuer Lösungen
Die Kostenexplosion bei Projekten für Synchrongeneratoren (38% teurer als geplant) hat einige Übertragungsnetzbetreiber dazu veranlasst, Batteriespeicher anstelle von geplanten Kondensatorinstallationen in Betracht zu ziehen. Dies erhöht den Druck, die Leistungsfähigkeit von netzbildenden Wechselrichtern unter realen Netzbedingungen zu erproben.
Die Bedeutung dieser Frage wird durch die enorme Anzahl an Projekten unterstrichen. Netzbildende Wechselrichter sind heute in 74% der 33,2 GW starken NEM-Batteriespeicher-Pipeline Australiens enthalten. Dies zeigt sowohl den kommerziellen Anreiz für Entwickler, Systemfestigkeitsverträge abzuschließen, als auch die wachsende Basis an in Betrieb genommenen Anlagen, aus denen AEMO reale Fehlerstromdaten gewinnen kann.
Hintergrund: Systemfestigkeit
Systemfestigkeit beschreibt die Fähigkeit eines Stromnetzes, Spannungsschwankungen und Störungen zu widerstehen und schnell wieder einen stabilen Zustand zu erreichen. Traditionelle Kraftwerke liefern inhärent hohe Systemfestigkeit, während Wechselrichter-basierte Systeme dies auf andere Weise bereitstellen müssen.
Hardware-in-the-Loop-Tests und internationale Perspektiven
Das PROFILES-Projekt wird Feldversuchsdaten durch kontrollierte, wiederholbare experimentelle Ergebnisse mittels Hardware-in-the-Loop-Tests ergänzen. Die UNSW ist aufgrund ihrer Testmöglichkeiten und ihres Status als unabhängige Forschungseinrichtung gut positioniert, um diese Arbeit zu leiten.
Das Projektteam, zu dem auch Dr. Felipe Arrano-Vargas und Dr. Shan Jiang gehören, wird vom UNSW Energy Institute unterstützt. Zu den Industriepartnern zählen Transgrid, AEMO, der südaustralische Übertragungsnetzbetreiber ElectraNet sowie Ausrüstungshersteller wie Power Electronics, SMA, Tesla und Siemens.
Professor Bronwyn Fox, stellvertretende Vizekanzlerin für Forschung und Unternehmen an der UNSW, betonte, dass die Finanzierung die für die zukünftige Sicherheit der australischen Stromnetze erforderlichen Tests und Modellierungen unterstützen wird.
Globale Relevanz der Wechselrichter-Sicherheit
Die Frage der Zuverlässigkeit und Sicherheit von Wechselrichtern ist nicht auf Australien beschränkt. In den Vereinigten Staaten hat das Public Safety and Homeland Security Bureau der FCC ausländische Stromwechselrichter wegen Lieferketten- und Cybersicherheitsrisiken auf die Liste der nationalen Sicherheitsbedrohungen gesetzt.
Europa verfolgt einen anderen Ansatz. Seit 2024 wurde eine inländische Produktionskapazität für Solar- und Speicherwechselrichter von über 100 GWac aufgebaut. Mehr als 90% dieser Kapazität werden nun von europäischen Unternehmen kontrolliert. Die Region strebt Lieferkettenresilienz durch Industriepolitik und nicht nur durch Beschränkungen an.
- USA: Wechselrichter als nationale Sicherheitsbedrohung eingestuft.
- Europa: Aufbau einer inländischen Produktionskapazität von über 100 GWac.
UNSW als Forschungszentrum für erneuerbare Energien
Die PROFILES-Förderung ergänzt eine breitere Palette von Forschungsprojekten im Bereich erneuerbare Energien an der UNSW. Professor Yansong Shen von der Universität warnte beispielsweise, dass die Solarindustrie ohne kommerzielle Recyclinginfrastruktur für Module die globalen Silberreserven innerhalb von fünf Jahren erschöpfen könnte. Dies unterstreicht die Vielfalt technischer Herausforderungen, an denen UNSW-Forscher arbeiten.
Forscher der UNSW haben auch Degradationsrisiken in Solarzellen der nächsten Generation untersucht und atomare Selbstreparaturmechanismen in Siliziumsolarzellen identifiziert. Diese Forschung, zusammen mit dem PROFILES-Projekt, bestätigt die Position der Universität als wichtiger Akteur in der australischen Solar- und Netztechnikforschung.
ARENA betont, dass mit der zunehmenden Anbindung von Wechselrichter-basierten Ressourcen an das NEM ein klareres Verständnis erforderlich ist, wie diese Technologien zur Netzstärke beitragen können. Das PROFILES-Projekt soll diese Anforderung durch Tests und nicht nur durch Modellierungen erfüllen.
