Hybrid Test BenchNiestetal, Deutschland

Am Hauptsitz der SMA Solar Technology AG in Niestetal / Deutschland steht ein weltweit einzigartiges Testzentrum für hybride Energiesysteme. Die rund 5 Megawatt große Anlage mit vielfältigen Funktionen und zahlreichen Testoptionen ermöglicht die Erprobung neuer Systemtechnologien für die hybride Stromversorgung. Darüber hinaus dient sie der Zertifizierung neuer Produkte für Hybrid- und Speichersysteme auch für die Megawattklasse.

In der Testanlage werden klassische hybride Inselstromnetze wie beispielsweise für die Dorfstromversorgung in netzfernen Regionen simuliert. Darüber hinaus werden auch hybride Netze zur Versorgung großer industrieller Netze nachgestellt. Dabei wird der parallele Betrieb von Solarstrom- und Dieselgeneratoren bei hohem Solarstromanteil durch den Einsatz der SMA Fuel Save Solution zur Regelung und Steuerung ermöglicht.

Technische Beschreibung der Netzsimulation Um eine Stromversorgung aufzubauen, benötigt man immer eine netzbildende Quelle. Diese Aufgabe übernehmen in hybriden Energieversorgungssystemen Dieselgeneratoren. Im ersten Schritt wird durch das Hochfahren der Generatoren ein Netz gestellt. Die Infrastruktur der SMA Hybrid Test Bench wurde für eine Generatoranschlussleistung von 1,6 MW ausgelegt. Nach der Netzbildung der Generatoren wird eine ohmsche Grundlast von 100 kW zugeschaltet, um das Generatornetz mit einer Grundlast zu belasten. Im Anschluss synchronisieren sich der Batteriewechselrichter und der PV-Wechselrichter auf das Generatornetz auf und unterstützen somit das Hybridnetz. Um eine Last zu simulieren, wird Leistung aus dem Hybridnetz genommen und mit Hilfe eines weiteren Wechselrichters in das öffentliche Netz eingespeist. Mit einem zum „Lastwechselrichter“ umfunktionierten PV-Wechselrichter ist es möglich, verschiedene Lastkurven zu simulieren.

Das Testsystem ermöglicht Leistungstests mit unterschiedlichen Konfigurationen und Lastcharakteristiken bis zu ein-er Gesamtleistung von circa 5 MVA. Damit wird die Energieversorgung von netzfernen Wohnsiedlungen oder industriellen Anwendungen simuliert. Neben der Verifizierung von Kommunikationsschnittstellen zum Beispiel zu Batteriemanagement-Systemen oder Dieselgeneratorsteuerungen können dadurch auch Leistungstests im MW-Bereich realisiert werden. Variable Impedanzen erlauben die Simulation von unterschiedlichen Kabellängen.

Sunny Central Zentralwechselrichter und Sunny Central Storage Batteriewechselrichter sind mit den Hauptsammelschienen verbunden. Dabei fungieren die Wechselrichter als Photovoltaik- und Lastwechselrichter.

Ein variabler Widerstand ist Bestandteil der Kabellängensimulation. In Photovoltaik-Kraftwerken gilt es häufig lange Distanzen zu überwinden, die in einem kompakten Testcenter so simuliert werden können.

Transformator mit variablen induktiven Netzimpedanzen zur Simulation von Kabellängen von mehreren Kilometern.

Die Stromschienen mit 4000A Nennstrom ermöglichen zudem umfangreiche Kurzschlusstests. Die in den ver-schiedenen Systemlösungen eingesetzten SMA-Produkte werden somit unter realitätsnahen Bedingungen ge-testet. Dadurch werden das Verhalten von Wechselrichtern, Generatoren und SMA Fuel Save Controllern über-prüft und gegebenenfalls Software-Anpassungen vorgenommen.

Darüber hinaus werden im Testcenter verschie-dene Netzszenarien und Softwareanpassungen sowie Fehler simuliert, die durch das Zusammen-spiel der verschiedenen Systemkomponenten wie Dieselgeneratoren, Photovoltaikanlage, Solar- und Batterie-Wechselrichter und Spei-chermedien entstehen. Dadurch kann später der reibungslose Betrieb eines realen PV-Diesel-Hybridsystems gewährleistet und notwendige Anpassungen können direkt bei der Installation vorgenommen werden. Auch die Funktionsfähig-keit der SMA-Komponenten unter schwierigen Umgebungsbedingungen wird nachgestellt, so dass bereits im Vorfeld Vorkehrungen getroffen werden können, um den optimalen Betrieb eines Hybridsystems sicherzustellen.

Die Besonderheiten beim Betrieb einer PV-Diesel Hybrid Anlage – wie zum Beispiel die Einhaltung der Minimallast bei den eingesetzten Dieselgeneratoren oder die Bereitstel-lung von Reserveleistung zum Ausgleich von Erzeugungss-chwankungen können dort ebenso wie die Funktionalitäten des SMA Fuel Save Controllers besonders anschaulich dargestellt werden.

Auf Kundenwunsch kann jede Hybridanlage fernüberwacht und gewartet werden In der Testanlage wird darüber hinaus sichergestellt, dass die SMA Fuel Save Solution und die SMA-Lösungen zur Speicherintegration stets den inter-nationalen Marktanforderungen entsprechen.

Eingesetzter Dieselgenerator im Testbetrieb. Leistung: 800 kVA aus insgesamt zwei Generatoren.

Batterien wie diese Li-Ionenbatterien, NiCl- Hochtemperaturbatterien und an-dere Batterietechnologien werden im Testzentrum für den Einsatz in hybriden Energiesystemen getestet.

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