Hitachi Energy fordert dringende Massnahmen zur Stärkung der Stromsysteme und zur Behebung von Netzengpässen

Hitachi Energy ruft zum sofortigen Handeln auf, um die globalen Stromnetze auszubauen, Verbindungsengpässe zu reduzieren und die Energiewende durch den verstärkten Einsatz innovativer Leistungselektronik zu beschleunigen.

3’000 Gigawatt (GW) an Projekten für erneuerbare Energien stehen derzeit in der Warteschlange für den Netzanschluss, was dem Fünffachen der im Jahr 2022 hinzukommenden Kapazität an Photovoltaik- und Windenergieanlagen entspricht. Schätzungen zufolge müssen bis 2040 80 Mio. Kilometer an Netzen hinzugefügt oder ersetzt werden, was eine Verdoppelung der Netzinvestitionen auf mehr als 600 Mrd. US-Dollar pro Jahr bis 2030 erfordert (IEA).

Die zunehmende Verbreitung erneuerbarer Energien, die Dezentralisierung der Stromerzeugung sowie die Elektrifizierung und Dekarbonisierung traditioneller, auf fossilen Brennstoffen basierender Industrien stellen die Stromsysteme vor grosse Herausforderungen. Aufgrund variablerer Stromflüsse, geringerer Trägheit und Vorhersehbarkeit sind zunehmend kontrollierte Verbindungskapazitäten, grüne Energiekorridore, die direkt in die Städte führen, erforderlich, um die dezentrale nachhaltige Erzeugung zu unterstützen. Die Trägheit ist entscheidend für die Stabilität des gesamten Netzes.

Um diese Probleme und die Anforderungen eines sich schnell entwickelnden Energiesystems zu bewältigen, stellt Hitachi Energy heute auf der CIGRE 2024 in Paris Grid-enSure^TM vor – ein Portfolio vollständig integrierter Lösungen, die zur Verbesserung der Netzflexibilität, Belastbarkeit und Stabilität beitragen, um die nachhaltige Energiewende zu beschleunigen.

Grid-enSure bietet einen neuen, ganzheitlichen Ansatz für den Entwurf, die Planung und den Betrieb heutiger und künftiger Stromsysteme. Das Portfolio basiert auf den umfassenden Beratungsleistungen von Hitachi Energy für die Netzentwicklung und
-modernisierung, einer eigenen vertikalisierten Wertschöpfungskette für Leistungselektronik und fortschrittliche Steuerungssysteme sowie einer starken Expertise im Bereich der Energieversorgung und Steuerungstechnik.

Die Beratungsleistungen von Hitachi Energy helfen den Kunden auch dabei, künftige Herausforderungen und die entsprechenden Grid-enSure-Lösungen zu verstehen, um diese zu bewältigen. Die Lösungen kombinieren die bestehenden und zukünftigen leistungselektronischen Lösungen von Hitachi Energy wie Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragung (HGÜ), statische Kompensatoren (STATCOM und Enhanced STATCOM), statische Frequenzumrichter (SFC), Mittelspannungs-Gleichstrom (MVDC), Energiespeicherlösungen und Halbleitertechnologien.

„Wir befinden uns an einem entscheidenden Punkt der Energiewende. Angesichts des weltweiten Zubaus erneuerbarer Energien in noch nie dagewesenem Umfang müssen wir die Art und Weise, wie wir Stromsysteme konzipieren, planen und betreiben, überdenken, um das rasche Voranschreiten der Energiewende zu unterstützen“, so Niklas Persson, Managing Director des Geschäftsbereichs Grid Integration bei Hitachi Energy.

„Herkömmliche Energietechnologielösungen allein können nicht die erforderliche Geschwindigkeit und die Funktionen bieten, die unsere mit erneuerbaren Energien betriebenen Netze benötigen, daher ist ein ganzheitlicherer Ansatz erforderlich.“

Die leistungselektronischen Lösungen von Grid-enSure umfassen eine fortschrittliche Halbleitertechnologie – die vollständig im eigenen Haus hergestellt wird – und dank höherer Leistungsdichte und optimaler Schaltfrequenz eine schnelle und sichere Umwandlung und Steuerung der Energieflüsse ermöglicht.

„Die hochmodernen Steuerungssysteme reagieren im Mikrosekundenbereich auf die Anforderungen des Netzes und bieten die erforderliche Flexibilität mit Hilfe fortschrittlicher Steuerungsfunktionen wie Netzformung, synthetische Trägheit, schnelles Frequenzverhalten, Spannungsregelung, Interoperabilität und vieles mehr. Damit rückt das Grid-enSure-Portfolio in den Mittelpunkt der Energiewende“, sagt Inés Romero, Head of Product Management and Strategy des Geschäftsbereichs Grid Integration von Hitachi Energy.

Allein im europäischen Synchronbereich werden bis 2030 schätzungsweise 450 Gigawatt-Sekunden (GWs) zusätzliche Energie benötigt, um den Trägheitsbedarf zu decken[1]. In der Vergangenheit wurde diese Anforderung durch grosse rotierende Synchrongeneratoren und -maschinen erfüllt. Die Grid-enSure-Lösungen von Hitachi Energy, wie z. B. Enhanced STATCOM, speichern Energie in Form von Superkondensatoren, die von Hochleistungshalbleitern gesteuert werden, wodurch sich die Energienutzungsrate verdoppelt und die erforderliche installierte Kapazität im Vergleich zu herkömmlichen Lösungen um 20 Prozent oder mehr reduziert[1].

Darüber hinaus können Lösungen wie HGÜ, STATCOM und Energiespeicher dazu beitragen, Spannung und Frequenz zu stabilisieren, die Betriebssicherheit zu verbessern und die Notwendigkeit des Baus neuer Kraftwerke zu verringern.

Investitionen in STATCOM-Technologien der nächsten Generation könnten weltweit zu bis zu 40 Prozent geringeren CO₂-Emissionen über eine Lebensdauer von 30 Jahren im Vergleich zu herkömmlichen Alternativen führen, während Investitionen in Hitachi Energy's HVDC Light^®- im Vergleich zu herkömmlichen HVDC-Technologien eine Verringerung des CO₂-Fussabdrucks um über 65 Prozent mit sich bringen.

Grid-enSure in Aktion

Grid-enSure ist die bahnbrechende Lösung hinter der erfolgreichen Inbetriebnahme von Caithness Moray-Shetland in Schottland, einem weltweit führenden spannungsgeführten Multi-Terminal-HGÜ- Umrichtersystem, das die auf abgelegenen Inseln erzeugte Windenergie ins Netz integriert. Es sorgt für Netzleistung und Ausfallsicherheit, indem es das Wechselstromnetz von Caithness durch Netzformungsregelung und den Windpark Viking auf den Shetlands durch Frequenz- und Wechselspannungsregelung stabilisiert. Darüber hinaus kann das Netz schnell reagieren und zuverlässig den Stromverbrauch von rund 10 Millionen britischen Haushalten decken.

In einer ersten Installation bei TransnetBW in Deutschland, die als Übertragungsnetzbetreiberin die Stromversorgung von elf Millionen Menschen und zahlreichen Industrien sichert, wird Grid-enSure die Netzqualität verbessern, indem es fast 2 GW zum Trägheitsgrad des Netzes beiträgt, bei gleichzeitig 40 Prozent geringeren CO₂-Emissionen über eine Lebensdauer von 30 Jahren im Vergleich zu herkömmlichen Alternativen. Darüber hinaus bieten die fortschrittlichen Regelungsfunktionen, wie z. B. die „Grid Forming Control“, erhebliche Verbesserungen gegenüber früheren Lösungen.

Die neue „Waratah Super Battery“ in der Nähe von Sydney befindet sich derzeit im Bau und wird durch modernste Stromrichtertechnologie³ unterstützt. Nach seiner Fertigstellung wird das Batterie-Energiespeichersystem (Battery Energy Storage System – BESS) Australien dabei helfen, sein Ziel zu erreichen, bis 2030 jährlich 33’000 Gigawattstunden (GWh) aus erneuerbaren Energiequellen zu gewinnen. Das 850-Megawatt-/1680-Megawattstunden-BESS wird 288 Power Conversion Systems (PCS) umfassen.

Ein weiteres Beispiel ist die Berater- und Consulting-Tätigkeit von Hitachi Energy bei der Entwicklung einer einzigartigen und rekordverdächtigen 250 km langen Wechselstromverbindung vor der Küste Norwegens. Durch die erstmalige Integration von STATCOM-Technologie und thyristorgesteuerten Reihenkondensatoren versorgt die Lösung Offshore-Öl- und -Gasanlagen mit Strom aus Wasserkraft und minimiert so deren CO₂-Bilanz. 

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