09.09.2025 – Das Fraunhofer ISE entwickelt Testverfahren für netzbildende Wechselrichter und testet vorhandene Technologien.
Bild: Anjaasss/stock.adobe.com (KI generiert)
Eine erfolgreiche Energiewende benötigt neben dem Ausbau der erneuerbaren Erzeugung jederzeit einen stabilen Systembetrieb. Dafür müssen in Zukunft Erneuerbare Energien und Speicherkraftwerke umfangreiche Systemdienstleistungen sowie essenzielle, netzbildende Eigenschaften übernehmen. Im Projekt GFM Benchmark hat das Fraunhofer ISE im Auftrag der vier deutschen Übertragungsnetzbetreiber ein Prüfverfahren für netzbildende Wechselrichter erprobt und auf Geräte verschiedener Hersteller angewandt.
Mit dem Projekt sollte zum einen ein umfassender Überblick über die Marktreife netzbildender Wechselrichter geschaffen werden. Gleichzeitig liefern die Projektergebnisse wichtige Praxisdaten für neue nationale und europäische Prüfnormen.
Prüf- und Bewertungsverfahren
Die von den Übertragungsnetzbetreibern geplanten vollintegrierten Netzkomponenten mit netzbildenden Eigenschaften werden den Bedarf an netzbildender Leistung nicht vollständig decken können. Daher müssen auch Kundenanlagen zur Stabilisierung des Stromnetzes beitragen: Sie sollen sich netzbildend verhalten, also dazu beitragen, eine Netzspannung mit stabiler Amplitude und Frequenz bereitzustellen. Doch was bedeutet das genau?
Zahlreiche wissenschaftliche Untersuchungen und und Veröffentlichungen haben das Thema in den letzten Jahren behandelt, zudem gibt es in einigen Ländern Netzbetreiber-Dokumente, die ein netzbildendes Verhalten beschreiben. Es existiert jedoch keine einheitliche Normung oder Definition, so dass Interpretationsspielräume offen bleiben. Daher entwarf das Team des Fraunhofer ISE im ersten Schritt des Projekts gemeinsam mit den Netzbetreibern 50Hertz Transmission GmbH, Transnet BW GmbH, Amprion GmbH und Tennet TSO GmbH ein Mess- und Bewertungsverfahren zu den Stabilisierungseigenschaften von Wechselrichtern, in das Erkenntnisse aus Netzbetrieb und Forschung einflossen.
Vorbereitung eines netzbildenden Wechselrichters für die Vermessung im Multi-Megawatt Lab des Fraunhofer ISE (Bild: Fraunhofer ISE)
Große Unterschiede im netzbildenden Verhalten
“Wir wollten sehen, was die Hersteller unter Netzbildung verstehen und wie sie das bei der Programmierung ihrer Geräte umsetzen”, erklärt Abteilungsleiter Dr. Sönke Rogalla vom Fraunhofer ISE. “Also haben wir sie eingeladen, ihre Geräte bei uns im Labor auf den Prüfstand zu stellen.” Sieben Unternehmen sind dem Aufruf gefolgt und haben ihre Speicherumrichter, die ein Leistungsspektrum von einigen KW bis fünf MW abdecken, nach dem neuen Prüfverfahren vermessen lassen. Sie stammten aus verschiedenen Ländern, die Produktreife erstreckt sich vom Piloten über den Prototyp bis zum Serienprodukt.
Mit den Tests untersuchten die Forschenden, welche Unterschiede die Geräte hinsichtlich der Netzbildung aufwiesen, indem sie diese im Labor verschiedenen Betriebszuständen aussetzten. Neben dem Normalbetrieb wurden dabei vor allem kritischen Netzsituationen nachgestellt, wie etwa schnelle Frequenzänderungen, Kurzschlüsse oder Phasensprünge.
“Bei Anforderungen, die klar definiert sind, zeigten die Geräte ein ähnliches Verhalten. In anderen Fällen gaben es dagegen große Unterschiede, und bei fast jedem Gerät konnten wir den Herstellern Hinweise für Optimierungen mitgeben”, erklärt Projektleiter Roland Singer vom Fraunhofer ISE. Die Bereitschaft und das Engagement der Hersteller, die Weiterentwicklung netzbildender Wechselrichter voranzubringen, sei groß.
Die Ergebnisse der Tests werden anonymisiert publiziert und erstmals beim 24th Wind & Solar Integration Workshop am 6. Oktober in Berlin öffentlich vorgestellt.
Erprobte Nachweisverfahren als Zugang zu neuen Märkten
Gleichzeitig konnten mit dem Projekt relevante Praxiserfahrungen beim Test netzbildendender Wechselrichter gesammelt und die Testverfahren optimiert werden. So brachte das Team des Fraunhofer ISE seine Expertise insbesondere in die Erstellung des kürzlich veröffentlichten VDE FNN-Hinweises “Netzbildende Eigenschaften” eingebracht. Dieser beschreibt die Anforderungen und die Nachweisführung für netzbildende Einheiten und bildet die normative Grundlage für die Teilnahme am zukünftigen Markt für Momentanreserve, der ab Anfang 2026 startet und insbesondere für Batteriespeicher einen zusätzlichen interessanten Vergütungspfad darstellt.
Das Team am Fraunhofer ISE sieht sich mit den Erfahrungen aus dem Projekt GFM Benchmark bestens aufgestellt, um Hersteller und Anwender von netzbildenden Einheiten mit Zertifizierungsmessungen nach dem FNN-Hinweis zu unterstützen.
Schon während der Projektphase flossen zudem wichtige Erkenntnisse in die laufende Normungsarbeit auf europäischer Ebene ein. Hier arbeitet ENTSO-E, das Netzwerk der Europäischen Übertragungsnetzbetreiber derzeite an einem Implementierungsleitfaden mit umfassenden netzbildenden Anforderungen, der die Überführung in nationale Regularien erleichtern soll. (pq)