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Dienstag, 10 November 2020 15:00

Was ist eigentlich Regelleistung? (Teil 1)

von Stefan Fassbinder
Geschätzte Lesezeit: 3 - 5 Minuten
Abb.1: Alles im Lot im Verbundnetz? Abb.1: Alles im Lot im Verbundnetz?

Was ist eigentlich Regelleistung? (Teil 1)

Stabilität im Verbundnetz

Elektrische Energie ist das einzige Produkt, das immer im selben Moment erzeugt werden muss, in dem es verbraucht wird. Dennoch ist sie immer im vollen Umfang verfügbar – ob in Anspruch genommen oder nicht. Wie geht das? Können Galvanik-Anlagen dazu beitragen, dass dies so bleibt

Ein Stromnetz verhält sich wie die im Physik-Unterricht so genannte „gleicharmige Balkenwaage“(Abb. 1): Diese muss sich stets im Gleichgewicht befinden. Liegt aber vormittags ein Gewicht – besser gesagt eine Masse – von 1 kg auf der linken und nachmittags 1 kg auf der rechten Waagschale, kann von Gleichgewicht keine Rede sein. Nur wenn gleichzeitig je 1 kg auf der linken und der rechten Waagschale liegt, besteht Gleichgewicht. Unterscheiden sich die Gewichte auf den Waagschalen links und rechts jedoch um nur ein Gramm – also ein Promille – so werden sich die Waagschalen innerhalb einer Sekunde oder höchstmöglich weniger Sekunden bis zum jeweiligen Anschlag bewegen.

Genauso verhält sich auch ein Stromnetz: Die rotierende Masse des Generators in einem großen Kraftwerk enthält ungefähr so viel Energie wie der Generator in einer Sekunde in das Netz speist. Gilt dieses Verhältnis für einen einzelnen Generator und dessen Leistung, so gilt es in erster Näherung auch für die gesamte in das Netz eingespeiste Leistung und die Summe der trägen Massen aller in dieses Netz einspeisenden Generatoren: Eine Sekunde ohne Antrieb – und alle Generatoren stünden still. Mehr Energie ist im Netz nicht gespeichert!

Gemeinsamkeit macht stark

Dies lässt sich nur durch einen Paradefall internationaler Zusammenarbeit handhaben – zunächst einmal in technischer Hinsicht, indem über eine Fläche von fast ganz Europa eine extreme Vielzahl von Maschinen, räumlich weit getrennt, dennoch extrem eng zusammenarbeitet. Bei sämtlichen Generatoren der großen Erzeugungsanlagen handelt es sich um Synchronmaschinen. Diese laufen also allesamt synchron zueinander. Dies bedeutet, dass ihre Drehzahlen zu jedem Moment in einem absolut starren Verhältnis zueinander stehen, als wären die einzelnen Maschinen über Zahnräder, Kardanwellen und Ketten gekuppelt.

Natürlich müssen die gesamte aus dem System entnommene Leistung (plus dessen innere Verlustleistung – in Deutschland nur etwa 4,6 Prozent vom Kraftwerk bis zum Zählerplatz des Kunden) und die gesamte Antriebsleistung zu jedem Augenblick „in der Waage“ sein (Abb. 1). Die Verbraucher platzieren nach Belieben zu jeder Tages- und Nachtzeit Lasten auf die Lastseite und nehmen sie auch spontan wieder weg. Die Erzeuger dagegen müssen sich dauernd in Windeseile verständigen, wer wann wo wie viel auflegt, damit das System im Gleichgewicht bleibt. Tatsache ist, dass die Frequenz schon bei einem Ungleichgewicht in der Größenordnung von 1 Promille in Sekundenschnelle „am Anschlag stünde“, was bedeutet, dass es dann zu Abschaltungen käme. Dennoch passiert das nicht, wenn plötzlich und unerwartet eine der großen Antriebsmaschinen „aussteigt“ – was vorkommt, da in der Technik nichts vollkommen ist.

 

Abb. 2: Diese 5 Netzbetreiber-Gesellschaften …[1]Abb. 2: Diese 5 Netzbetreiber-Gesellschaften …[1]

Abb. 3: … bildeten die ENTSO-E [2]Abb. 3: … bildeten die ENTSO-E [2]

 

Ebenso kann es vorkommen, dass zum Beispiel ein großes Umspannwerk „sich verabschiedet“. Normalerweise verfügen diese stets über mindestens zwei Transformatoren, von denen jedoch einer die gesamte Last auch allein tragen kann, falls einer einen Defekt erleidet oder für Wartungsarbeiten abgeschaltet werden muss, aber auch die dazu eingesetzten Schalter und andere Betriebsmittel können einmal einen Fehler aufweisen oder falsch bedient werden, so dass mit einem Schlag eine mittelgroße Stadt oder nennenswerte Teile einer Großstadt dunkel werden, also als Last urplötzlich wegfallen.

Damit die Technik über ein so großes Gebiet und doch so engmaschig funktioniert, müssen auch die hiermit befassten Menschen europaweit eng zusammen arbeiten. Hierzu wurde 1951 – zunächst nur zwischen Deutschland, Frankreich und der Schweiz – zum Betrieb des ersten Verbundnetzes die UCPTE [3] gegründet. 1991 wurde der Netzbetrieb von der Erzeugung abgespalten, und es blieb nur noch die UCTE [4] übrig. Mehr noch als das: aus demselben Grund wurde sie 2009 wieder aufgelöst und mit 4 weiteren Verbundnetz-Gesellschaften(Abb. 2)zur ENTSO-E [5](Abb. 3)zusammengefasst. Deren Ziel ist es zu vermeiden, dass aus ungünstigen Vorkommnissen ein großflächiger Total-Ausfall wird. Nicht ein einziger Kunde soll hierdurch auch nur eine einzige Sekunde lang von der Versorgung getrennt werden müssen.

Die UCTE hatte sich dereinst zum Ziel gesetzt, ein Netz zu schaffen, das den spontanen unvorhergesehenen Wegfall von nicht weniger als 3 GW (3 Gigawatt = 3 Milliarden Watt) Kraftwerksleistung ohne Versorgungsunterbrechungen irgendwelcher Kunden verkraftet. Dabei bleibt es auch nach der Fusion, und obwohl die UCTE als Organisation nicht mehr existiert, ist es noch immer richtig, vom
UCTE-Netz zu sprechen, da dieses physisch weiterhin als ein einziges, synchron laufendes Netz besteht, das jedoch in Regelzonen aufgeteilt ist. Deutschland umfasst zum Beispiel 4 Regelzonen, die im Prinzip den Versorgungsgebieten der 4 großen Übertragungsnetz-Betreiber 50Hertz, Amprion, TransnetBW und Tennet TSO entsprechen. Eine Regelzone ist dadurch gekennzeichnet, dass der Leistungsfluss an ihren sämtlichen Kuppelstellen zu benachbarten Regelzonen ständig gemessen wird, also zu jedem Zeitpunkt – auch in der Summe – bekannt ist und normalerweise im Mittel eines Tages auf 0 gehalten wird.

-wird fortgesetzt-

 

 

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  • Ausgabe: 10
  • Jahr: 2020
  • Autoren: Stefan Fassbinder
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