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In einem Stromversorgungssystem müssen Spannung und Frequenz stabil gehalten, weil viele Verbraucher sonst nicht einwandfrei funktionieren. Bei der Spannung kann man etwas grosszügiger sein, aber die Frequenz ist sehr kritisch.
Die Frequenz ist nur stabil, wenn die Erzeugung und der Verbrauch im Gleichgewicht sind. Kritisch ist die Situation des Leistungsmangels. Wenn plötzlich Erzeugungseinheiten ausfallen, fällt die Frequenz. Die Last bremst das System runter und dies geschieht in Sekunden.
Es sind drei Effekte mit dem man entgegen wirkt. Die Leistung der am Netz laufenden Erzeuger wird erhöht. Dies dauert aber aus physikalischen Gründen etwas. Es muss mehr gefeuert werden oder Ventile müssen geöffnet werden. Das Wasser oder der Dampf müssen durch die Turbinen fließen.
Zweitens gibt es einen Selbstregeleffekt. Wenn die Frequenz fällt, laufen Motoren langsamer und damit sinkt die Last für das System. Der Effekt ist aber nicht stark genug, um das System aufzufangen.
Der dritte Effekt kommt durch die rotierenden Massen der Turbinen und Generatoren. In ihnen ist Rotationsenergie gespeichert. Wenn die Frequenz sinkt, sinkt auch die Rotationsenergie. Die freiwerdende Energie wird dem System und damit den Verbrauchern zugeführt. Da die Generatoren über das magnetische Feld starr an die Netzfrequenz gekoppelt sind, tritt dieser Effekt sofort ohne die geringste Verzögerung ein.
Das europäische Netz ist so ausgelegt, dass es einen Ausfall von 3 GW vertragen kann. Nur mit den rotierenden Massen lässt sich ein konventionelles System ca. 10 Sekunden nur mit der sinkenden Rotationsenergie im sicheren Betrieb halten. Die Frequenz sinkt zwar ab, aber es bricht nicht zusammen.
Die Solaranlagen und die Windkraftanlagen liefern bisher keinen derartigen Beitrag. (Bei Windkraftanlagen gibt es Ideen, wie man es simulieren kann.)
Die Netzbetreiber haben nun analysiert, wie viel konventionelle Anlagen (Kern-, Kohle- oder Gaskraftwerke) am Netz bleiben müssen, um eine stabile Versorgung wie bisher sicherzustellen.
Das Ergebnis sind 16 GW. Diese Tatsache ist zu berücksichtigen, wenn man den Ausstieg aus Kern- und Kohlekraftwerken fordert. Ich bezweifle jedoch, dass dies bekannt ist.
In einem Stromversorgungssystem müssen Spannung und Frequenz stabil gehalten, weil viele Verbraucher sonst nicht einwandfrei funktionieren. Bei der Spannung kann man etwas grosszügiger sein, aber die Frequenz ist sehr kritisch.