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Das Stromnetz muss stets in Balance sein. Um das zu erreichen, gibt es Systeme, die auf Unausgeglichenheiten im Netz reagieren. Dazu gehören die Systemdienstleistungen (SDL) Primär-, Sekundär- sowie Tertiärregelleistung. Nun haben die BKW und die AG für Abfallverwertung in Thun (AVAG) erstmalig eine Kehrichtverbrennungsanlage (KVA) für die Erbringung von Sekundärregelleistung präqualifiziert – ein Meilenstein in der Geschichte der Regelenergie.

Die Kernaufgabe einer KVA ist die umweltverträgliche Verbrennung von Abfall. Die durch die Verbrennung entstehende Wärme wird zur Energieproduktion verwendet. Diese Energie kann als thermische Energie in ein Fernwärmenetz oder als elektrische Energie in das Stromnetz eingespeist werden. In jedem Fall ist aber die Führungsgrösse im Prozess die Abfallverbrennung und nicht die Energieproduktion. Auch wäre es über die Regulierung des Verbrennungsprozesses nicht möglich die Dampfproduktion in der geforderten Schnelligkeit zu variieren. Das bedeutet, dass nicht verwertete Energie in Form von Wärme an die Umwelt abgegeben wird und somit verloren geht.

Herausforderungen bei der Erbringung von Sekundärregelleistung mit einer KVA

Seit längerer Zeit erbringen viele KVAs das Produkt der negativen Tertiärregelleistung. Doch um mit der Dampfturbine einer KVA am Sekundärregelleistungsmarkt teilnehmen zu können, sind einige Herausforderungen zu meistern. Hier die zwei wichtigsten:

  • Die Anlage muss den strengen Präqualifikationstest der Swissgrid erfolgreich durchlaufen. Bei diesem Test beweist die Anlage, dass sie ein Testsignal innerhalb eines fünfprozentigen Toleranzbandes erbringt.
  • Die verlorene Energie durch die Reduktion der Turbinenleistung muss minimiert werden. Ebenso darf die Verbrennungskapazität der Anlage nicht beeinträchtigt sein. Deshalb ist ein dauerhafter Teillastbetrieb, um symmetrische Regelleistung, also auch positive Sekundärregelleistung, erbringen zu können, keine Option.

Implementierte Lösungen

Während dem geplanten Revisionszeitfenster der KVA Thun im April 2016 wurde durch AVAG in Zusammenarbeit mit dem Systemlieferanten die Anlagensteuerung zur Lieferung von Sekundärregelung ausgebaut.

Um die hohen Anforderungen an die Sekundärregelung erfüllen zu können wurden einige komplexe Steuerungs- und Regelkreise für die KVA Dampfturbine neu überarbeitet und vollautomatisiert. Vorgängig führte der Turbinenlieferant dazu thermodynamische Berechnungen für den Eignungsnachweis der KVA Dampfturbine durch.

Nachstehend sind die wichtigsten ausgeführten Anpassungen kurz aufgelistet:

  • Vollautomatisierter Signal- und Datenaustausch zwischen AVAG und BKW
  • Vollautomatisierte Umschaltung von Vordruckregelung auf Leistungsregelung und umgekehrt.
  • Automatische Verschiebung vom Arbeitspunkt der Dampfturbine damit der Systemdruck jederzeit gewährleistet werden kann.
  • Anpassung der Regelkreise zur Auskoppelung von Prozessdampf und die Warmwasseraufbereitung für die Fernwärme.

Um die Energieverluste zu minimieren, wird die KVA im Angebotspool der BKW mit Wasserkraftanlagen kombiniert. Dabei wird das symmetrische Regelsignal in einen positiven und negativen Anteil aufgeteilt. Den positiven Anteil übernimmt der Wasserkraftwerkspark der BKW, den negativen Anteil die Dampfturbine der KVA. Somit wird wertvolles Speicherwasser in den Schweizer Stauseen eingespart und der Teillastbetrieb in der KVA minimiert. Durch die Einbindung der Anlage in den Gesamtpool für Sekundärerbringung der BKW werden die Abrufe zusätzlich priorisiert und der Energieverlust weiter verringert.

Weshalb Sekundärregelleistung?

Das auf eine Unausgeglichenheit im Netz am schnellsten reagierende Produkt ist die Primärregelleistung. Swissgrid schreibt die Primärregelleistung symmetrisch aus. D.h. ein Anbieter muss die vermarktete Leistung zu jeder Zeit hoch- und runterfahren können. Für Primärregelleistung qualifizierte Anlagen müssen innerhalb von Sekunden auf Frequenzschwankungen reagieren.

Die Sekundärregelleistung löst bei länger anhaltendem Ungleichgewicht im Stromnetz die Primärregelleistung ab. Auch dieses Produkt wird analog zur Primärregelleistung in symmetrischen Leistungsscheiben ausgeschrieben. Die Sekundärregelung reagiert mit einer maximalen Verzögerung von 20 Sekunden auf ein von der Swissgrid vorgegebenes Signal.

Das Produkt, an welches die geringsten Anforderungen in Bezug auf die Reaktionszeit gestellt werden ist die Tertiärregelleistung. Für diese gibt es einen, nach positiver und negativer Leistung getrennten Markt. Sie wird von der Swissgrid per Email und Telefonanruf aktiviert und löst nach rund 15 Minuten die Sekundärregelung ab. (Weitere Informationen über die drei Stufen der Regelenergie)

Entsprechend der unterschiedlichen Anforderungen haben diese drei Regelqualitäten einen unterschiedlichen Wert am Markt. Tendenziell ist die Sekundärregelleistung vor der Primärregelleistung und der Tertiärregelleistung die teuerste Qualität.

Marc Waldburger

Marc Waldburger

Leiter Asset Marketing