Grid-Forming
Grid-Forming, deutsch netzbildend, beschreibt Wechselrichter, die sich am Stromnetz wie eine Spannungsquelle verhalten. Sie erzeugen selbst eine Spannung mit Frequenz und Phasenlage und halten diese stabil, auch wenn sich die Last ändert. Das Gegenstück sind netzfolgende Wechselrichter (Grid-Following), die heute in den meisten Photovoltaik-Anlagen und Batteriespeichern stecken.
Netzfolgend und netzbildend
| Merkmal | Grid-Following | Grid-Forming |
|---|---|---|
| Verhalten | Stromquelle, folgt der Netzspannung | Spannungsquelle, gibt die Spannung vor |
| braucht ein Netz | ja, ohne Netz schaltet er ab | nein, kann ein Netz aufbauen |
| Reaktion auf Störung | misst erst, regelt dann nach | reagiert sofort, aus der Physik der Regelung |
| Momentanreserve | keine | ja, als nachgebildete Trägheit |
| Inselbetrieb | nein | ja |
Warum es gebraucht wird
Bisher stabilisierten große Kraftwerke das Netz mit ihren rotierenden Generatoren. Deren Schwungmasse wirkt jeder Frequenzänderung sofort entgegen, die Momentanreserve. Je mehr Strom aus Wind, Sonne und Batterien über Wechselrichter ins Netz kommt, desto weniger Schwungmasse bleibt übrig. Netzfolgende Wechselrichter können diese Lücke nicht füllen, weil sie selbst ein stabiles Netz voraussetzen.
Netzbildende Wechselrichter bilden das Verhalten einer Schwungmasse in der Regelung nach. Bei einem Frequenzeinbruch speisen sie sofort Leistung ein, ohne erst messen und nachregeln zu müssen. Batteriespeicher sind dafür besonders geeignet, weil sie Energie in beide Richtungen schnell liefern können.
Im Rechenzentrum
Rechenzentren berühren das Thema an zwei Stellen:
Großspeicher und Eigenversorgung. Ein Battery Energy Storage System mit netzbildenden Wechselrichtern kann ein Rechenzentrum im Inselbetrieb versorgen und das Netz nach einem Ausfall wieder aufbauen helfen. Bei Konzepten Behind the Meter, in denen ein Standort ohne starken Netzanschluss auskommen muss, wird das zur Voraussetzung.
Netzstabilität. Große KI-Rechenzentren verändern ihre Last in Sekunden um viele Megawatt, wenn Trainingsläufe starten oder anhalten. Netzbildende Speicher am Standort können diese Sprünge abfangen, bevor sie das Netz erreichen.