Warum schalten sich Kraftwerke bei niedriger Frequenz ab?
Hallo liebe Community,
peinlicherweise habe ich zwar "Energie" als eigenes Profilthema, aber ich habe jetzt dennoch dazu eine Frage, die ich auch nach Internetrecherche nicht beantwortet kriege, wobei die Antwort vermutlich einen ganz simplen Grund beinhaltet.
In unserem elektrischen Netz wollen wir ja so gut es geht eine Frequenz von 50 Hz haben. Die Frequenz steigt quasi, wenn mehr Energie in das Netz geleitet als abgenommen wird und andersrum. Soweit ist alles klar. Vor wenigen Jahren hatte man gemerkt, dass beispielsweise bei 50,2 Hz alle Photovoltaikanlagen abschalten, eigentlich um eine zu hohe Frequenz zu vermeiden. Wenn jetzt alle Anlagen gleichzeitig abschalten, hatte man berechtigterweise die Befürchtung, dass die Frequenz dann wieder so weit sinkt, dass die Frequenz zu niedrig ist (Systemstabilitätsverordnung). Soweit auch alles logisch.
Jetzt wurde die Verordnung aber erweitert, weil es EEG- und KWK-Anlagen gibt, die sich abschalten, wenn die Frequenz auf 49,5 Hz absinkt. Da frage ich mich schon, warum man das bitte festgelegt hatte? Wenn hier die Anlagen quasi vom Netz gehen, sinkt die Frequenz ja noch weiter (wenn der Verbrauch gleich bleibt). Dann laufe ich ja noch eher die Gefahr, dass es zum Stromausfall kommt. Dann habe ich erfahren, dass auch Großkraftwerke bei 47,5 Hz abschalten. Hier könnte ich mir maximal vorstellen, dass die Turbinen bei zu langamen Tempo schäden bekommen, aber weiß das jemand genauer?
Bei Blockheizkraftwerken verstehe ich das dann aber noch weniger, warum man jetzt diese 49,5 Hz raus nimmt und stattdessen staffelt. Es ist doch am sinnvollsten, dass alle Anlagen immer am Netz bleiben, wenn die Frequenz unter 50 Hz ist. Wieso werden diese also irgendwann abgeschaltet? Gehen davon die Generatoren kaputt oder wie?
Kurz gefragt: Gehen Kraftwerke kaputt, wenn die Frequenz im Netz zu niedrig ist? Oder was ist der Grund? Im Netz finde ich nur das sie abschalten, aber nicht warum sie es tun. Frequenztechnisch ist das ja eher schlecht als gut.
Hoffentlich kann mir jemand helfen.
Gruß Lynx
1 Antwort
Also zunächst mal ist es nicht richtig, dass die Frequenz prinzipbedingt von der Last abhängt. Das ist eher ein regeltechnisches Problem. Lediglich im Extremfall, bei Überlast oder extremer Unterlast, kann der Regler Schwierigkeiten bekommen. Innerhalb des Nennbetriebsbereiches sollte der Regler die 50Hz konstant halten, unabhängig von der Last.
Die Abschaltpunkte haben tatsächlich damit zu tun, dass die 50 Hz aufrecht erhalten werden sollen. Lastschwankungen können mit Regelkraftwerken locker ausgeglichen werden, ohne dass das Einfluss auf die Frequenz hätte.
Kaputt geht jedenfalls nichts in den Kraftwerken, wenn die Generatoren zu langsam laufen, aber es werden die 50 Hz massiv gestört.
Das würde nur dann passieren, wenn sämtliche anderen am Netz befindlichen Kraftwerke schon an ihrer Leistungsgrenze sind, wenn sie also durch die Abschaltung überlastet werden und dadurch drehzahlmäßig in den Keller gehen. Das sollte aber bei einem guten Energiemanagement nicht passieren.
Wäre das der Fall, dass schon sämtliche anderen Kraftwerke ebenfalls an ihrer Leitungsgrenze sind, dann könnte der Ausfall eines einzigen Kraftwerkes zu einer Kettenreaktion und zu totalem Stromausfall führen. Da hast du insofern recht. Wenn das aber passiert, rollen Köpfe, dann hat da einer nicht aufgepasst, denn normalerweise sollte auf eine solche Situation mit der sofortigen Abschaltung von Verbrauchern, evtl. ganzer Statdteile, reagiert werden um genau diese Kettenreaktion zu verhindern.
Normalerweise fährt man ein Kraftwerk nie an der Leistungsgrenze, um solche Vorfälle zu vermeiden, dass alles zusammenbricht, wenn ein anderes Kraftwerk abschaltet. Die werden in der Regel so bei 3/4 Nennlast gefahren und das ist genügend Reserve, um den Ausfall anderer Kraftwerke ohne Frequenzeinbruch zu kompensieren. Außerdem gibt es in der Reserve noch Gaskraftwerke, die sehr schnell zugeschaltet werden können und zu einem Lastausgleich führen.
Grundsätzlich müsste man noch zufügen, dass wenn ein Kraftwerk oder eine Solaranlage wegen Unterfrequenz abschaltet, das ganz alleine an dem Kraftwerk bzw. der Solaranlage selber liegt und nicht am Netz. Da hat ganz einfach die interne Regelung versagt.
Heh danke für die ausführliche Antwort. Auf meine Frage komme ich nämlich, weil diese Stabilitätsverordnung erweitert wurde. Die besagt jetzt, dass die EEG-Anlagen über 100 kW, die nicht PV sind (zum Beispiel Biogas-BHKWs) nicht mehr bei 49,5 Hz abschalten sollen, sondern gestaffelt (also 49,6 Hz, 49,5 Hz, 49,4 Hz) und entsprechend umgerüstet werden müssen. Jetzt frage ich mich, warum man überhaupt diese Staffelung vorgibt, also gesetzlich. Wenn ich Gesetzgeber wäre, würde ich ja gerne haben wollen, dass die Anlagen überhaupt nicht abschalten (und der Anlagenbetreiber will das sicher auch).
Deswegen kam ja meine Vermutung, dass es an der Anlage selber liegen muss und daher dachte ich, dass sie bei unterfrequenz beschädigt werden. Eine andere Möglichkeit fällt mir irgendwie nich ein, außer das es Nonsense ist.
Ich fürchte, du betrachtest nur die eingespeiste Leistung, also die Quantität. Aus der Sicht sind deine Überlegungen korrekt.
Es spielt aber auch die Qualität eine Rolle und die besteht im Optimum aus exakt 50 Herz, oberwellenfrei. Die Qualität spielt im Durchschnitthaushalt kaum eine Rolle. Die üblichen Hausgeräte sind bei der Frequenz nicht so empfindlich. Lediglich empfindliche elektronische Geräte könnten durch Oberwellen gestört werden.
Das Hauptproblem besteht in der Industrie, die häufig die 50Hz als Steuerungssignal für die Produktionsgeschwindigkeiten benutzt. Vor allem bei einfachen Anlagen geben Drehstrommotoren mit ihrer frequenzabhängigen Geschwindigkeit den Takt einer ganzen Anlage vor. Da sind Frequenzschwankungen enorm störend. Große Industriebetriebe sichern sich auch vertraglich die Einhaltung gewisser Grenzwerte ab. Viele Betreiber sehr empfindlicher Messgeräte sind darauf angewiesen, dass der Strom möglichst wenige Oberwellen hat, weil die Störungen verursachen können.
Da sich nicht jeder, der es braucht, eine eigene stabile Stromversorgung bauen kann, muss das öffentliche Netz die Qualität sicherstellen.
Und nun vermute ich mal, dass der Gesetzgeber mit der neuen Regelung auf die neuen EEG-Einspeisungen, die ich sehr begrüße, eingeht und versucht, einen Kompromiss von möglichst viel Leistung und möglichst optimaler Qualität zu erzielen und dabei berücksichtigt, dass nicht plötzlich zu viele Einspeiser auf einmal aus dem Netz gehen. Sonst kriegt der Mann am Schaltpult nämlich Schweiß auf der Stirn.
Vielen Dank für deine Mühe. Ich muss mich selber unbedingt mal mehr in den technischen Bereich reinarbeiten. Du hast mir jedenfalls schon enorm geholfen!
Danke für die Antwort!
Was mich nur stört ist die Tatsache, dass durch das Abschalten der Kraftwerke bei Unterfrequenz ja die Frequenz noch weiter absinkt. Ich würde das Problem ja verschlimmern, oder nicht?
Bei Unterfrequenz muss doch eher zugeschaltet werden, denke ich zumindest oder ich verstehe bald alles nicht mehr :D