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Sonnenfinsternis, Netzfrequenz und das Momentum

20.03.15  08:30 | Artikel: 962496 | News-Artikel (Red)

Bei der Live-Schaltung zur Sonnenfinsternis im Stromnetz wird eines der wichtigsten Inhalte die Echtzeitanalyse der Netzfrequenz sein. Diese ist nicht immer exakt 50 Hz, sondern meist etwas darunter oder darüber. Verwendet werden kann die Netzfrequenz als Indikator, ob zu viel oder zu wenig Energie im Netz ist; ob die Balance zwischen Erzeugung und Verbrauch gehalten wird.

Jedes Einschalten eines elektrischen Gerätes verändert ganz leicht die Netzfrequenz nach unten. Kraftwerke – wozu auch Windkraftanlagen und PV-Anlagen gehören – werden etwas mehr Strom einspeisen, so dass die Frequenz wieder erhöht wird. Da ein exaktes Halten von 50hz zuviel Aufwand darstellen würde, lässt man in der Praxis sehr viele Schaltvorgänge zusammen kommen, bevor aktiv mehr Strom erzeugt wird.



Wie man am Diagramm von Mainsfrequency.eu erkennen kann, weicht die Netzfrequenz über einige Minuten bis zu Stunden von ihrem Sollwert ab. Auch dies ist gewollt.

Bei der Sonnenfinsternis am Freitag besteht ebenfalls die Herausforderung darin, die Erzeugung mit dem Verbrauch in Balance zu halten. Stimmt diese Balance nicht, so würde die Frequenz abweichen. Zum Zeitpunkt des Beginns der Sonnenfinsternis werden Kraftwerke, die nicht die solare Strahlungsenergie zur Stromerzeugung nutzen, den Verlust in der Erzeugung ausgleichen. Am Ende der Sonnenfinsternis müssen diese Kraftwerke synchron mit der Wiederaufnahme der Stromerzeugung aus Photovoltaik heruntergedrosselt werden. Desto feiner und schneller dies geschehen kann, desto besser gelingt es die Frequenz zu halten. Was nicht passieren darf, ist eine zu starke Abweichung der Netzfrequenz nach oben oder unten (Keine Balance aus Erzeugung und Verbrauch).

Das Zuschalten und Abschalten der Kraftwerke als Reaktion auf eine Veränderung der Netzfrequenz kann man tagtäglich erkennen. Unter dem Recovery Momentum wird der reaktive Anteil (Gegenbewegung) einer Frequenzänderung bezeichnet. Die im Diagramm erkennbare “wilde” Verteilung der Punkte kommt zustande, da das Netz als System betrachtet werden muss, bei dem die Aktion an einem Ende zu einer Reaktion am anderen Ende führen kann. Damit sich eine Aktion-Reaktionsfolge nicht aufschaukelt wurden im Handbuch der Netzbetreiber gewisse Dämpfungsmechanismen implementiert. Ob diese voll-automatisch auch im Falle der Sonnenfinsternis funktionieren, oder händisch eingegriffen werden muss, ist der einzig wirkliche Grund zur Besorgnis.

Wir erwarten, dass zu Beginn der Sonnenfinsternis die Netzfrequenz leicht über 50hz liegen wird. Am Ende der Sonnenfinsternis wird sie leicht unter 50hz liegen – beides schafft Platz für Unerwartete Sprünge in eine Richtung. Über das Recovery Momentum lassen sich dann die Gegensteuerungsmaßnahmen erkennen.

Bei der Sonnenfinsternis wird es nicht so sein, dass in ganz Deutschland auf einen Schlag – wie bei der Betätigung eines Lichtschalters – eine Verschattung eintritt. Dennoch bewegt sich der Schatten recht schnell vorwärts, wobei beim Erreichen jeder einzelnen PV-Anlage die Frage besteht, ob diese gerade unter einem bewölkten Himmel oder freiem Himmel steht. Dies ist ein Unsicherheitsfaktor, der zu beherrschen ist.

Es ist egal, ob es sich um Erzeugung oder Verbrauch handelt, für die Netzbetreiber ist jede Form von Unsicherheit ein Risiko. Als vor vielen Jahren die Earth-Hour (siehe auch) eingeführt wurde, hatte man gewarnt, dass das gleichzeitige Abschalten vieler Lichter an einem Samstag zu einem Problem führen wurde. Unbekannt war den Netzbetreibern, wie viel Strom tatsächlich für Beleuchtung verwendet wird. Die Erfahrung hat hier gezeigt, dass man die jährliche Earth-Hour nicht an der Frequenz ablesen kann, folglich auch keine destabilisierende Wirkung von ihr ausgeht.

Autor: Thorsten Zoerner blog.stromhaltig.de Thorsten Zoerner betreibt den Blog stromhaltig.de. Einen Großteil seiner Fachartikel veröffentlichen wir regelmäßig auch hier auf unserer Seite. Thorsten Zoerner ist Gründungsmitglied der Energieblogger.