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Followup: Kaltreserve bei zuviel Strom

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Followup: Kaltreserve bei zuviel Strom

05.06.13  14:30 | Artikel: 955603 | News-Artikel (Red)

Followup: Kaltreserve bei zuviel StromIm Januar 2013 kam es zum Rückgriff auf die Kaltreserve, da bei einem Sturmtief plötzlich zu viel Strom im Netz war.

Dies führte dazu, dass in Süddeutschland und in Österreich einige Kraftwerke der sogenannten Kaltreserve aktiviert werden mussten.
Bei der Veröffentlichung des Beitrages im Januar blieben sehr viele Fragen offen, besonders warum man mehr Strom braucht, wenn man zuviel Strom hat.

Die Antwort lautet: Blindleistung war das Problem.

Bei der Kommunikation rund um das Thema Integration von Erneuerbaren Energien haben die Netzbetreiber eine ernste Herausforderung. Viele Themen gehen soweit in die Physik, dass man sie nur schwer vermittelt bekommt. Sitzen dann auf der anderen Seite Berichterstatter, die (wie ich) keine Physiker sind, wird aus einer Meldung ungewollt eine Skurrilität.

Szenario im Januar

Die Windkraft in Norddeutschland produziert fleißig Strom. Auch etliche Dickschiffe der konventionellen Kraftwerke sind am Netz. Der Verbrauch in gesamt Deutschland ist durch den Winter relativ hoch. Das Element “dezentral” an der Energiewende ist bislang noch nicht soweit voran geschritten, dass es weite Übertragungswege verhindern würde. Dem Hotspot Norddeutschland steht ein Coldspot Süddeutschland gegenüber. Dazwischen weitreichende Freileitungen, auf denen Drehstrom transportiert werden soll.

Blindleistung

Beim Endverbraucher wird sogenannte Wirkleistung abgerechnet. Jedoch erzeugt jeder Elektromotor auch Blindleistung. Am einfachsten kann man sich dies an einem Dynamo vorstellen. Durch die Drehung des Dynamos wird Strom erzeugt. Da Dynamo und E-Motor zunächst baugleich sind, kommt es abwechselnd zur Nutzung von Wirkleistung (Motor dreht) – und Erzeugung von Blindleistung (Motor “bremst”). Wirkleistung und Blindleistung sind dabei phasenverschoben. Drehstrom hat 3 Phasen, die in jedem Haushalt gleichmäßig auf die Verbraucher verteilt werden sollten. Am besten stellt man sich diese 3 Phasen an einem Kreis vor. Die erste Phase bei 0 Grad, die Zweite bei 120 Grad – die letzte bei 240 Grad. Ein Elektromotor, der an einer Phase betrieben wird, bekommt Wirkleistung bei zum Beispiel 120 Grad – und induziert Blindleistung bei 120 + “wenige Grad” = Phasenverschiebung.

Auf der Seite von Netzfreuqenzmessung.de findet sich am Ende der Seite eine Angabe für den Phasenwinkel. Die Netzbetreiber müssen zur Stabilität des Stromnetzes – und Aufrechterhaltung des Flusses von elektrischer Energie – die Blindleistung aktiv aus dem Netz nehmen. Würden sie dies nicht machen, dann kann es zu dem Fall kommen, dass Wirkleistung und Blindleistung die gleiche Höhe annehmen und kein Fluss von Energie mehr stattfindet (Der Motor würde stehen bleiben).

Einspeisung von Blindleistung

Phasenverschiebung entsteht bei jeder Spule. Auch Freileitungen kann man als eine Spule mit nur einer Wicklung ansehen. Daraus erklärt sich die Problematik der Blindleistung beim Transport über weite Strecken. Um diese Blindleistung beherrschbar zu machen werden sogenannte Phasenschieber eingesetzt. Ausrangierte Kernkraftwerke wie Biblis wurden zum Teil für diese Aufgabe umgebaut. Da elektrische Energie auch “nur” in Lichtgeschwindigkeit sich fortbewegt, muss die Einspeisung von Blindleistung möglichst nahe am Ort der Entstehung passieren. Im Bereich von Überlandtransport muss ca. im Abstand von 50km – 100km ins Netz eingespeist werden. Bei hoher Windeinspeisung im Norden wird meistens viel Strom nach Frankreich, Österreich und in die Schweiz exportiert. Daher ist die Belastung im süddeutschen Übertragungsnetz besonders hoch, und dort wird dann besonders viel Blindleistung benötigt.

Nicht nur Phasenschieber

Im Prinzip kann fast jeder Generator Blindleistung erzeugen. Viele große Kraftwerke (im Süden) sind bei viel Wind allerdings ausgeschaltet, weil der Strom nicht benötigt wird. Daher stehen sie für die Blindleistungserzeugung nicht zur Verfügung. Seit der Liberalisierung des Strommarktes haben Übertragungsnetzbetreiber nur noch direkten Zugriff auf die Regelleistungskraftwerke, die sie in solchen Fällen dann aktivieren müssen. Außer geringer Verluste wird bei der Blindleistungserzeugung keine Energie verbraucht, es wird nur die Spannungsregelung des Generators benutzt. Die Turbine, die den Generator antreibt, könnte theoretisch sogar vom Generator abgekuppelt werden (wie in Biblis der Fall).

PV-Wechselrichter können auch Blindleistung bereitstellen, sogar nachts. Die meisten Wechselrichter sind jedoch im Nieder- oder Mittelspannungsnetz angeschlossen. Verteilnetzbetreiber nutzen dort auch die Blindleistungsfunktionen schon, um die lokale Spannung zu regeln. Sollen Wechselrichter Blindleistung für das Übertragungsnetz zur Verfügung stellen, beeinflussen sie natürlich damit auch die Spannung im örtlichen Nieder- oder Mittelspannungsnetz, was dort zu Problemen führen kann.

Vernetzung - Eine Aufgabe der Energiewende

- Empfehlung -
Die Stromwende wird wohl vor allem eines bringen: Eine Vernetzung der verschiedenen Akteuren. Dazu ist Kommunikation (technisch) notwendig, sowie die rechtlichen Rahmenbedingungen zur Zusammenarbeit verschiedener Unternehmen. Aktuell kämen wahrscheinlich für die Einspeisung von Blindleistung nur große PV-Parks in Frage, die in unmittelbare Nähe eines Umspannwerkes zum Übertragungsnetz angeschlossen sind.

Die Liberalisierung des Strommarktes und die damit verbundene Trennung von Stromerzeugung und Netze, sorgt im Anblick der Blindleistungsthematik zu einer besonderen Herausforderung, die zunächst regulatorisch adressiert werden muss.



Weitergehende Informationen:

SMA - Technik Kompendium - Information zur PV Netzintegration

weitere Artikel zum Thema:


01.02.13: Polnischer Netzbetreiber will Phasenschieber installieren



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.



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Themenbereiche:

erneuerbare Energien | Energiepolitik | Netze

Schlagworte:

Blindleistungserzeugung | Strommarkt (81) | Stromerzeugung (91) | Wechselrichter (5) | Liberalisierung (3) | Netze (70) | Kaltreserve (6)




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