Herausforderung Netzfrequenz

Vor einiger Zeit haben Sie sich vermutlich gewundert, warum Ihr Radiowecker Sie zu spät weckte oder die Uhr auf Ihrer Mikrowelle ein bis zwei Minuten nachging. Schuld daran war eine europaweit zu niedrige Netzfrequenz im Stromnetz. Sogenannte Synchronuhren, die vor allem in Küchengeräten oder eben Radioweckern integriert sind, leiten ihre Zeitbasis nämlich aus der Netzfrequenz ab, was natürlich nur so lange gut geht, wie diese konstant ist. Das Phänomen der falsch gehenden Uhren schaffte es sogar in die Medien und deshalb nehmen wir uns das zum Anlass, Ihnen einen Überblick über die Eigenschaften der Netzfrequenz und künftigen Herausforderungen zur Stabilisierung dieser zu verschaffen.

 

Definition Netzfrequenz

Die Netzfrequenz gibt Auskunft über das Verhältnis von Stromerzeugung und –verbrauch im Wechselstromnetz. In Europa gelten abseits vom Bahnstrom 50 Hertz als Standard, sofern genauso viel Energie produziert wie verbraucht wird. Das bedeutet, dass der Strom für eine bestimmte Zeit erst in eine Richtung fließt, bevor sich anschließend die Stromrichtung ändert und die Ladungen in die andere Richtung fließen, was insgesamt 50 Mal pro Sekunde und Richtung passiert. Nicht überall liegt die Netzfrequenz bei 50 Hertz, in den USA werden beispielsweise 60 Hertz verwendet, was allerdings auf historische Gründe in den Anfängen der Stromnetzerrichtung zurückzuführen ist.

 

Erhalt der Netzstabilität

Ein Stromüber- bzw. Unterangebot und der vermehrte Einsatz erneuerbarer Energien, wie Photovoltaik, führen zu Schwankungen im Stromnetz. Größere Abweichungen der Netzfrequenz können Netzschäden oder sogar den Zusammenbruch des Stromnetzes zur Folge haben. Die Netzbetreiber haben dafür Sorge zu tragen, das Netz bezüglich Spannung und Frequenz stabil zu halten, indem sie bei Engpässen beispielsweise Großkraftwerke zu- oder abschalten. Sollte es trotzdem zu einem Ausfall kommen, sind sie für eine rasche Wiederherstellung verantwortlich. Im Falle der kürzlich europaweiten zu niedrigen Netzfrequenz, wurde über mehrere Wochen etwas mehr Energie von den Energielieferanten eingespeist, um die Netzfrequenz wieder bei 50 Hertz einzupendeln. Deshalb zeigen die Synchronuhren mittlerweile auch wieder die richtige Uhrzeit an.

 

Künftige Versorgungsicherheit

Viele kleinere, dezentrale Erzeugungsanlagen im Bereich der Erneuerbaren (z.B. Solar, Windkraft oder Biogas) werden in Zukunft größere, teils fossile Kraftwerke nach und nach ablösen. Das stellt Netzbetreiber vor neue Herausforderungen, denn Großkraftwerke tragen u.a. zur Spannungs- und Frequenzhaltung bei. An sich sind dazu auch kleinere regenerative Anlagen fähig, denn auch die Leistung moderner Solar- oder Windkraftwerke kann bedarfsweise gedrosselt oder voll abgerufen werden. Trotzdem sind  Energiespeicher in Zukunft unumgänglich, um einen Ausgleich bei unvorhergesehenen Schwankungen zu schaffen und bei zu wenig Stromproduktion Reserveleistung (sogenannte Regelleistung) bereitzustellen. Auch der Energieverlust beim Transport über größere Distanzen muss möglichst gering gehalten werden. Eine Überlegung ist daher die Energieübertragung im Hochspannungsbereich mittels Gleichstrom anstatt Wechselstrom, weil bei diesem die Verluste geringer sind. Das Hauptziel ist es jedenfalls Erzeuger, Speicher und Verbraucher in Zukunft noch besser aufeinander abzustimmen bzw. zu vernetzen und miteinander intelligent kommunizieren zu lassen, etwa in Form eines Smart Grid.

 

Wir sind jedenfalls gespannt, wie sich unser Stromnetz weiterentwickeln wird und ob es gelingt, die anstehenden Herausforderungen zu bewältigen. Wir halten Sie dazu wie immer auf dem Laufenden 😉