Die Schließung von Kernkraftwerken und Kraftwerken für fossile Brennstoffe hat den Bedarf an der Integration von erneuerbaren Energiequellen und Ladestationen erhöht, um klimaneutrale Ziele zu erreichen. Die erneuerbaren Energien stellen jedoch aufgrund ihrer unsteten Natur und ihrer mangelnden Trägheit eine Herausforderung dar, die die Einführung von Energiespeicherlösungen erforderlich macht.
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Hybridnetze bieten zahlreiche Vorteile bei der Erreichung der Dekarbonisierungsziele in einer Welt mit einem zunehmenden Anteil an Gleichstromquellen und Energiespeichern. Ihr effektiver Einsatz erfordert jedoch die Bewältigung mehrerer Herausforderungen:
Die richtige Dimensionierung und Modellierung mehrerer Energiequellen, die optimale Platzierung von erneuerbaren Energien und Speichern sowie die Berücksichtigung der Lastanforderungen sind bei der Planung von Hybridnetzen von entscheidender Bedeutung. Eine genaue Vorhersage des Lastbedarfs und der Erzeugung aus erneuerbaren Energien ist entscheidend für die Steigerung der Effizienz und die Minimierung der Betriebskosten.
Die groß angelegte Integration von Ladeinfrastruktur und erneuerbaren Energien hat herkömmliche Stromsysteme gestört, die für ihre Stabilität auf die rotierende Trägheit angewiesen sind. Die Gewährleistung der Netzstabilität in hybriden Netzen wird zunehmend schwieriger, was den Bedarf an fortschrittlichen Netzsteuerungskonzepten unterstreicht, die Spannungs- und Frequenzschwankungen wirksam abmildern können.
Die Vielfalt der anwendungsspezifischen Anforderungen erfordert die Entwicklung verschiedener Topologien und Strukturen für leistungselektronische Umrichter in Hybridnetzen. Diese müssen einen kontinuierlichen Betrieb mit hoher Verfügbarkeit und minimalen Leistungsverlusten gewährleisten. Darüber hinaus müssen sie eine vollständige Leistungsflusskontrolle bieten und eine hohe Leistungsqualität auch bei transienten Überlastungen aufrechterhalten.
Die Koordinierung zwischen mehreren Energiequellen und Netzkonfigurationen in einem Hybridnetz ist aufgrund der Vielfalt der Energiespeicher und Erzeugungsquellen von entscheidender Bedeutung. Fortgeschrittene Energiemanagementsysteme, Kontrollstrategien und Echtzeitüberwachung sind notwendig, um den Betrieb dieser verschiedenen Quellen zu optimieren.
Fraunhofer-Institut für Siliziumtechnologie