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Das 50,2 Herz Problem

Was ist das 50,2 Herz Problem?

19.07.2012 - BMMH - alle reden darüber. Das 50,2 Herz Problem. Stromnetze sind sensibel und benötigen eine einheitliche Frequenz um stabil zu bleiben. Auch plötzliche Lastschwankungen im Gigawattbereich stellen ein ernstes Problem (ein kontinentaler Stromblackout) dar. Im folgenden erläutern wir Ihnen einfach und verständlich, um was es geht, wie man das Problem verhindern kann, und vor allem, warum das Problem überhaupt entstanden ist.

Wer hat īs erfunden ?

Das europäische Stromnetz basiert auf einer Frequenz von 50 Herz. Das bedeutet, das 50 mal die Polarität von positiv auf negativ und umgekehrt ändert. Innerhalb einer Sekunde haben wir also 50 mal positive Spannung, und 50 mal negative Spannung. Das ist dann Wechselspannung mit 50 Herz. Übrigens, den Brummton den wir hören, z.B. aus einem Trafo, das ist 100 Herz. Die Frequenz des Netzes beträgt aber dennoch 50 Herz. Der Trafo brummt bei den positiven und den negativen Halbwellen.

50 Herz ist auch Musik! :-)

50 Herz entspricht übrigens ziemlich genau einem sog. Kontra G (G1). Und das was wir hören, der Brummton in einem Trafo z.B. ist 100 Herz, und das ist ein G :-)

Netzschwankungen der Frequenz von 50 Herz

Geringe Frequenzschwankungen stellen kein Problem dar. Doch warum gibt es diese Schwankungen? Nun, es ist physikalisch unabdingbar. Denn elektrischer Strom wird üblicherweise in Kraftwerken mittels Turbinen erzeugt. Egal ob Atomkraftwerk, oder Kohlekraftwerk, Gaskraftwerk, oder auch Solarthermiekraftwerk. Alle erzeugen zunächst Hitze. Damit wird Wasserdampf erzeugt. Im Prinzip wie früher bei einer Kolbendampfmaschine. Heute leitet man diesen Dampf jedoch nicht in Kolbendampfmaschinen, sondern in Dampfturbinen. Diese wandeln den Druck des Dampfes in eine Drehbewegung um. Diese Bewegung treibt einen Generator an. Die Drehzahl des Generators bestimmt die Frequenz. Und diese Frequenz muss möglichst exakt bei 50,00 Herz liegen. Wird nun der Generator belastet, mit einem Stromverbraucher, so muss die Drehzahl absinken - wenn auch nur gering. Andersrum wird die Drehzahl - und damit die Frequenz - steigen, wird Energie von außen in den Generator (in das Stromnetz) eingespeist. Denn der Generator wird dann entlastet. Er läuft dann leichter. Also läuft er auch - etwas - schneller. Und das ist das wesentliche Problem, das sog. 50,2 Herz Problem.

Das eigentliche 50,2 Herz Problem

Vor vielen Jahrzehnten begannen die ersten PV (Photovoltaikanlagen) ans Netz zu gehen. Die Energie vom PV Modul (Gleichspannung) wird mit einem speziellem Gerät (dem PV Einspeisewechselrichter) in das Wechselstromnetz eingespeist. Das wird heute noch so gemacht. Um nun min. eine Möglichkeit zu haben, diese Geräte zu beeinflussen, hat man seinerzeit entschieden: wenn die Netzfrequenz auf 50,2 Herz ansteigt, MÜSSEN sofort Einspeisewechselrichter abschalten, also nicht mehr einspeisen. Soweit so gut. Damals jedenfalls! Denn damals war deren Leistung - auch in Summe - minimal, und letztlich nicht der Rede wert. Es war techn. unmöglich, dass so kleine Anlagen, zumal es nur wenige gab, das Stromnetz auch nur ansatzweise irgendwie beeinflussen konnten, was z.B. die Frequenz angeht. Es hat also überhaupt nicht "interessiert", ob so eine Anlage an oder aus geht, auch nicht wenn alle auf einmal schlagartig einspeisen, oder schlagartig aufhören einzuspeisen.

Doch heute haben wir viele Gigawatt PV Leistung (und auch Windkraft kommt noch hinzu). Alleine die PV Anlagen leisten heute schon über 25 GW (Gigawatt). Das ist sehr viel! PV Anlagen haben heute einen nicht unerheblichen Einfluss auf das Stromnetz. Denn wenn viele PV Anlagen plötzlich abschalten, weil die Frequenz eben aufgrund der großen Einspeisemenge auf möglicherweise 50,2 Herz angestiegen ist, dann, ja dann haben wir ein Problem. Nämlich das 50,2 Herz Problem. Weil dann würde von jetzt auf gleich das Netz mit mehreren Gigawatt (mit vielen Gigawatt!) entlastet werden. Es fehlt dann auf einen Schlag rund 25 Gigawatt Einspeiseleistung. Dann würde aber die Strombelastung des Stromnetzes woanders überstiegen werden, und in Folge würde innerhalb von Sekunden und Minuten in ganz Europa ein Stromblackout (Stromausfall ganzer Länder/Kontinente) auftreten.

Noch ist sowas niemals passiert, aber die Wahrscheinlich wird / wurde immer größer, deswegen musste eine Lösung her.

Die Lösung: moderne Wechselrichter

Ab Januar 2012 ist es nicht mehr zulässig, dass Einspeisewechselrichter plötzlich abschalten, wenn die Frequenz bei 50,2 Herz liegt. Und sie dürfen auch nicht mehr plötzlich zuschalten. Neue Geräte müssen selbstständig aufgrund der Frequenz Ihre Leistung gleichmässig, also linear regeln. Bei 50 Herz darf volle Leistung - wieviel auch immer das gerade ist - eingespeist werden. Auch - und das ist ja auch logisch - bei weniger als 50 Hz darf volle Leistung eingespeist werden. 47,5 Hz muss jedoch min. vorhanden sein. Wenn jedoch 50,2 Herz erreicht ist, geht der Einspeisewechselrichter langsam aber sicher auf "Drosselung". Die Leistung wird - umso höher die Frequenz ist - linear, also gleichmässig weiter gedrosselt. Bis bei 51,5 Hz der Wechselrichter keine Leistung mehr einspeist. Damit ist das Problem gelöst. Es gibt nun keine Lastsprünge mehr. Übrigens, auch alte Anlagen müssen umgerüstet werden, wenn Sie min. 10 kw/p Leistung erzeugen kann. Werden die Fristen nicht eingehalten, drohen Strafen.

50 Herz Gmbh - die Firma

Die 50 Herz Transmission GmbH kümmert sich um das techn. Gleichgewicht (50 Hz Frequenzstabilität) eines Großteils des deutschen Höchstspannungsnetzes (bis 380 tausend Volt). Es ist also dafür verantwortlich, das plötzliche Stromabnahmen von Großverbraucher, aber auch plötzliche Stromeinspeisungen von vielen kleinen Kraftwerken (PV Anlagen) nicht zum Zusammenbruch des Netzes führen. Erreicht wird dies durch eine Kommunikation mit div. Kraftwerken, sowie mit zuschalten und abtrennen von Leitungen.

Ergänzende Links