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4 | 2014

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Stromnetze Michael Fette

Stromnetze Michael Fette über aktuelle Herausforderungen und Lösungen im Stromnetzbereich „Im Netz hat die Energiewende noch nicht begonnen“ Netzsituation in einem NSNetz mit PhotovoltaikAnlagen Dermit DABox beobachtete Frequenzbereich Hz ist relevant fürFlickerwerte Auswertung PQBox: Darstellung der LongTerm Flickerwerte gegendie Zeit Für genaueUrsachenforschung wird die DABoxbenötigt: PowerQuality Messgeräte lösen unter50Hzkeine Frequenzen mehr auf! 0,65 Nov Dez Deutliche Zunahme der Flickerwerte und Normverletzungen im Dezember Bild 1 Situation ineinem Niederspannungsnetz mit Photovoltaik-Anlagen: Flickerwerte und Normverletzungen nehmen zu. STROMNETZE | Stromausfälle sind inDeutschland nach wie vor selten, doch die Netzbetreiber müssen immer häufiger eingreifen, um Störungen zuvermeiden. Privatdozent Dr. Michael Fette aus Paderborn, Experte für Netzdynamiken, beobachtet das mit Sorge. Welche physikalischen Vorgänge im Netz durch Einspeiser und industrielle Stromabnehmer ausgelöst werden, sei noch kaum bekannt. Als Kernproblem macht Fette aus, dass alte Netzstrukturen noch nicht auf die neuen Anforderungen angepasst werden. Aber auch die Wechselrichter der einspeisenden Anlagen entsprächen nicht den neuen Bedürfnissen. Sie seien ohne Systemdienstleistungen aus dem Netz funktionsunfähig und auch nicht in der Lage, selbsttätig dezentrale Netze zu bilden. Für die Energiewende im Netz benötige man neue Regeln sowie umfangreiche Investitionen und Innovationen. Im Moment beherrscht der Protest gegen den Bau neuer Hochspannungsstromtrassen von Nord nach Süd die Schlagzeilen. Gefährdet die Abwehrhaltung vieler Menschen in den betroffenen Gebieten die Energiewende? In den letzten Jahren wurde eine Vielzahl dezentraler Einspeiser ins Netz integriert. Aus technischer Sicht handelt es sich um Anlagen, die auf Systemdienstleistungen angewiesen sind. Die Wechselrichter dieser Anlagen benötigen eine Betriebsspannung, Frequenz und Blindleistung, damit sie überhaupt arbeiten können. Diese Systemdienstleistungen werden den Einspeisern über das Netz zur Verfügung gestellt. Zum gegenwärtigen Zeitpunkt gefährdet die Abwehrhaltung gegen die Hochspannungstrassen also vor allem den Betrieb der dezentralen Erzeugungsanlagen, die in ihrer bisherigen Ausprägung ohne Netzunterstützung nicht funktionieren würden. Insofern muss man sagen, dass die Energiewende bei den dezentralen Versorgungsstrukturen noch gar nicht begonnen hat. Eine Energiewende im Netz würde voraussetzen, dass man Anlagen mit anderen technologischen Eigenschaften integriert. Anlagen, die in der Lage sind, selber Netze zu bilden, also komplexe Regelungs- und Synchronisationsaufgaben auf dezentraler Ebene zu unterstützen, damit die notwendigen Systemeigenschaften selbst erzeugt werden können. Die heutigen Anlagen können zwar schon zum Beispiel Blindleistung liefern, aber nur dann, wenn das Netz „funktioniert“. „Wir benötigen im Netz eine Übergangslösung“ Also brauchen wir die neuen Leitungen gar nicht unbedingt? Wir benötigen eine Übergangslösung, die einen Umbau der Systeme ermöglicht. Mit der massiven Integration dezentraler Energiequellen indas Netz auf der Basis von Wechselrichtern ist ein fundamentaler Systemwechsel begonnen worden. Die geschaffenen Fakten kann man nicht ignorieren. Grundsätzlich muss man nach Gebietsstrukturen unterscheiden, die zum Teil vollkommen ungleiche Anforderungen stellen. Hochverdichtete, industriell erschlossene urbane Gebiete wie große Städte haben andere Anforderungen und Möglichkeiten als ländlich strukturierte Gebiete. Welche Alternativen sehen Sie? Man kann sich gut dezentrale Cluster vorstellen, die auch dezentral gemanagt werden. Bei diesem Modell ist aber eine Vielzahl an Fragen zu beantworten. Beispielsweise möchte ich darauf hinweisen, dass auch über Redundanzen gesprochen werden muss. Wer ist dafür auf dezentraler Ebene zuständig, wer sollte beim jetzigen Vergütungsmodell daran Interesse haben? Alternativen werden zukünftig sicherlich Strukturen sein, in denen die „Energieerntegebiete“ mit den Lastzentren verbunden werden. Vorstellbar sind hier radiale Netzstruk- 6 BWK Bd. 66 (2014) Nr. 4

Stromnetze Bild 2 Darstellung einzelner gemessener Frequenzereignisse auf der Zeitachse. Deutlich sind Frequenzbänder zu erkennen. Die Frequenz um33Hzkann einer Kopplung von Bahnstromanlagen zugewiesen werden. Die beiden Bänder um 10 bzw. 12 Hz lassen sich Industrielasten zuordnen. turen zum Lastzentrum hin, das heißt Erzeugung schwerpunktmäßig in der Peripherie und Energietransport zum Verbrauchsschwerpunkt. Zum gegenwärtigen Zeitpunkt kommen wir aber ohne Backup-Infrastruktur in Form des Höchstspannungsnetzes nicht aus. Zum einen werden die bereits erwähnten Systemdienstleistungen benötigt. Zum anderen sind Koordinierungsaufgaben im Netz zu erfüllen. „Das Netz agiert wie ein Sozialsystem“ Neuerdings werden zwei Strompreiszonen für Deutschland diskutiert,umdas Problem zumindest übergangsweise zu lindern. Damit würden Kraftwerke im Süden Deutschlands lukrativer, und der Wert des Netzausbaus würde messbar. Was halten Sie von dieser Idee? Aus Sicht des Netzes kann das nur eine Übergangsdiskussion sein, mit der zudem ein falscher Ansatz zu retten versucht wird. Aus Netzsicht ist die Energie als Bilanzgröße vollkommen gleichgültig. Ein Netz muss in der Lage sein, Qualitäts-, Zuverlässigkeits- und Verfügbarkeitsstandards zu gewährleisten. Dazu sind eine Menge Aufgaben gleichzeitig zu lösen, die unter anderem auch darin liegen, Leistungen so bereitzustellen, wie sie aktuell benötigt werden, verbun- Dr.-Ing. habil. Michael Fette den mit einer Vielzahl von Eigenschaften wie Qualitätsparametern und Steuerbarkeiten sowie unter Einsatz von Speichern. Außerdem muss der gestörte Betrieb beherrscht werden. Mit anderen Worten: Die Aufwände, die notwendig sind, ein solches System in allen Systemzuständen betriebsfähig zu halten, müssen bilanziert werden. Das Netz agiert dabei im Sinne eines Sozialsystems: Es verbindet Einspeiser und Lasten und ermöglicht ihnen gemäß ihren Fähigkeiten und Anforderungen durch die Bereitstellung von Serviceparametern den Betrieb. Den Netzbetrieb unterstützende, also soziale Elemente müssen belohnt werden, pure Nutznießer, die man auch als asoziale Elemente bezeichnen kann, müssen für Dienstleistungen zahlen. Würden auf dieser Basis die Aufwände bewertet, käme man sehr schnell dazu, bestehende Schieflagen zu korrigieren. Die Bewertung über Energiemengen ist ziemlich sinnlos und allenfalls aus ordnungspolitischen Gründen zu rechtfertigen. Wie gesagt, das ist die Sicht des Netzes. Das Regulierungskonzept wäre unter dieser Prämisse übrigens auch wesentlich transparenter und zielführender. Der inPaderborn lebende Privatdozent ist ein gefragter Spezialist in allen Fragen des Netzmanagements und insbesondere der Netzdynamik. Fette verfügt über eine 25-jährige Erfahrung in der Steuerung und Durchführung von Forschungs- sowie Entwicklungsprojekten und ist seit 15 Jahren inder Management-Beratung für Unternehmen, Verbände, Behörden und Ministerien tätig. Mehr als 100 Fachvorträge und über 100 Publikationen, zwei Bücher und rund 20 eigenständige Vorlesungen (auch international) dokumentieren die Intensität seiner publizistischen und wissensvermittelnden Arbeit. Fette ist Gründer mehrerer Firmen, 2013 rief er die Fette Dynamics GmbH ins Leben. Zu seinen Erfahrungsschwerpunkten zählen unter anderem die Entwicklung systemischer Konzepte, Netzberechnungen aller Art, energiewirtschaftliche Strategieentwicklung und die Entwicklung neuer Leitsysteme. i michael.fette@fette-dynamics.com Wie groß ist die Gefahr eines Blackouts heute und in Zukunft tatsächlich? Da bislang noch nichts Gravierendes passiert ist, ist die Wahrnehmung: Alles halb soschlimm. Wir erleben heute immer mehr Vorgänge im Netz, die häufig nicht so einfach zu erklären sind. Uns liegt eine Vielzahl von Messungen vor, die vor allem die Veränderungen in den Netzen eindrucksvoll zeigen. Da in der Regel Netzdynamiken nicht gemessen werden, können die meisten Netzbetreiber dazu gar keine Auskunft geben. Die statische Diskussion über die Verfügbarkeit von Kraftwerken zur Deckung der Leistungsbilanz ist nur eine Facette. Als eingroßesRisikowirdsichdas Verhalten der Schutztechnik erweisen. Hier sind Einstellregeln und Kriterien formuliert, die so oder so ähnlich auf viele Netzzustände nicht mehr zutreffen. Was dann die Schutztechnik macht, ob es „Fehlauslösungen“ gibt, ist problematisch. Die Experten in den Unternehmen stehen dann häufig vor einem Rätsel, da sie es nicht gewohnt sind, auch Netzdynamiken und deren Auswirkungen auf klassischen Einstellregeln zubewerten. Wir werden in Zukunft eine Vielzahl von Ereignissen erleben, die hoffentlich immer lokaler Natur bleiben. Mit anderen Worten: Das Risiko steigt, da innerhalb der Infrastruktur Techniken und Verfahren verwendet werden, die heute so nicht mehr für jeden Betriebsfall gültig sind. Fehlinterpretationen sind programmiert. „Früher zwei bis drei Eingriffe im Jahr, heute 50 pro Tag“ Woran lässt sich festmachen, dass die Übertragungs- und Verteilnetzbetreiber tatsächlich Stress haben, Spannung und Frequenz stabil zu halten? Informieren kann man sich beispielsweise auf den Internetseiten der Übertragungsnetzbetreiber oder auf den Seiten der Bundesnetzagentur. Dort sollte man sich die Redispatch-Entwicklung BWK Bd. 66 (2014) Nr. 4 7

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