Mitdenken bei Grafiken!

In letzter Zeit habe ich häufiger mitbekommen, dass Leute überrascht sind, wie stark die Netzfrequenz schwanken würde. Deswegen habe ich jetzt etwas ein schlechtes Gewissen. So stark schwankt sie eigentlich gar nicht, die Meinung scheine ich eher durch die Darstellung meiner Kurven verursacht zu haben.
Bei Grafiken besteht immer die Gefahr, dass der Betrachter bewusst oder unbewusst manipuliert wird. Zahlen lügen zwar nicht, aber je nach Darstellung können sie den Betrachter in eine bestimmte gedankliche Richtung lenken.
Mit meinen Kurven wollte ich nicht suggerieren, dass die Netzfrequenz instabil ist. Ich will es auch weiterhin nicht, trotzdem werde ich meine gewählte Darstellung weiter beibehalten. 😉
Die Gründe dafür möchte ich kurz darlegen. Gleichzeitig möchte ich dazu animieren, alle Grafiken logisch zu hinterfragen – nicht nur meine, sondern auch alle anderen.

Bei der grafischen Darstellung von Zahlen bin ich eigentlich ein Freund von Grafiken, „die unten bei 0“ beginnen, damit die Relation der Werte besser sichtbar ist. Allerdings macht das natürlich nicht immer Sinn, als Beispiel dafür hier die Netzfrequenz vom 22. März 2014:

 

Netzfrequenz am 22. März 2014 - Darstellungsbereich von 0Hz - 60Hz

Netzfrequenz am 22. März 2014 – Darstellungsbereich von 0Hz – 60Hz

 

Es ist nichts mehr zu erkennen. Höchstens noch die Erkenntnis, dass die Netzfrequenz 50Hz beträgt. Für die Anzeige der Netzfrequenz muss der Darstellungsbereich eingeschränkt werden. Hierfür gäbe es mehrere verschiedene Möglichkeiten. Sinkt die Netzfrequenz unter 49Hz, so sind zur Erhaltung der Netzfrequenz noch keine Massnahmen erforderlich die einen Stromausfall bedeuten würden (wobei das schon ein kritischer Wert wäre, wo definitiv Massnahmen ergriffen werden), steigt die Netzfrequenz auf 51,5Hz, dann müssen sich spätestens alle Solaranlagen abgestellt haben. Aber auch eine Darstellung über diesen Bereich sagt nicht mehr so viel über den Verlauf aus:

 

Netzfrequenz am 22. März 2014 - Darstellungsbereich von 49Hz - 51,5Hz

Netzfrequenz am 22. März 2014 – Darstellungsbereich von 49Hz – 51,5Hz.

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Die Waschmaschine und der Stromverbrauch…

Leistungsaufnahme Waschmaschine im Feinwaschgang

Leistungsaufnahme Waschmaschine (im Feinwaschgang bei 30°C)

Waschmaschinen (und auch Geschirrspüler) werden gerne als  Beispiel für Geräte im Haushalt genommen, deren Stromverbrauch man in „günstige“ Zeiten legen könnte. Ich muss gestehen, dass ich diesen Vorschlag aus mehreren Gründen nicht so gerne mag.

Zum einen der Kompfort: Für die meisten wäre es relativ unpraktikabel, die Zeiten des Wäschewaschens zu verlegen. Nicht nur logistisch wäre das teilweise ein Problem – es hat auch nicht jeder die Möglichkeit der Räumlichkeiten. Wenn meine Waschmaschine Nachts angehen würde, dann würde ich senkrecht im Bett stehen, weil sie einfach nicht weit genug weg von meinem Schlafzimmer ist – und ich habe auch keine Möglichkeit, diesen Zustand zu verändern.

Und dann kommt noch der Energieverbrauch… Das Bild zum Beitrag zeigt die Leistungsaufnahme meiner Waschmaschine im Feinwaschgang (30°C). Für die paar Watt während des normalen Waschens braucht man sich nicht die Mühe zu machen, den Waschvorgang in einen „günstigen“ Zeitraum zu legen. Interessanter wäre da der Bereich, in dem das Wasser aufgeheizt wird. Immer wenn ich das sehe, frage ich mich, warum ich dafür gerade Strom nutzen muss, der genau zu dem Zeitpunkt erzeugt werden muss und möglicherweise sogar ein umweltschädliches Kraftwerk Regelleistung zur Verfügung stellen muss. 30°C warmes Wasser hätte ich auch in der (Warm-)Wasserleitung – und das Wasser wird bei mir (relativ) umweltfreundlich per Fernwärme geliefert und muss nicht genau zu dem Zeitpunkt erhitzt werden, in dem ich es brauche.
Um an dieser Stelle den Energieverbrauch zu optimieren, wären Waschmaschinen mit getrennten Kalt- und Warmwasseranschlüssen gut, die sich das Wasser in der benötigten Temperatur selber zurechtmischen. Das gleiche gilt natürlich auch für Geschirrspüler.

Sturm und Strom – und ein Kraftwerksausfall

Das Orkantief „Christian“ hat am 28. Oktober einiges ordentlich durcheinander gewirbelt – und auch für einen ordentlichen Ertrag an Windenergie gesorgt.

Auffälliger Verlauf der Netzfrequenz

Auffällig war an diesem Tag der Verlauf der Netzfrequenz. Es gab Ausschläge, die ich in der Form nicht erwartet hätte. Das gab mir den Anlass, die Werte dieses Tages einmal genauer anzugucken.

Netzfrequenz 28.10.2013

Netzfrequenz 28.10.2013 (Minutenmittelwerte)

Besonders Auffällig ist der starke Frequenzabfall zwischen 17 und 18 Uhr. Derartige Schwankungen deuten normalerweise auf besondere Vorkommnisse hin. Aber auch die anderen Zeiträume haben meine Aufmerksamkeit auf sich gezogen. Zum Vergleich der Frequenzverlauf von dem Montag der Vorwoche:

Netzfrequenz 21.10.2013

Netzfrequenz 21.10.2013 (Minutenmittelwerte)

Hier sind in den Morgenstunden stärkere Ausschläge zu erkennen. Diese Ausschläge kommen durch die Art und Weise des Stromhandels zustande, da hauptsächlich Stundenkontrakte gehandelt werden. In den Morgen- und Abendstunden kommt es dabei durch die Laständerung im Stromnetz zu größeren Schwankungen, was jeden Tag auf’s neue zu beobachten ist. Diese Schwankungen scheinen insbesondere in den Morgenstunden am 28. etwas geringer gewesen zu sein, wobei es sich hier um einen subjektiven Eindruck handeln könnte – diesen Teil möchte ich hier und heute aber nicht beleuchten.

Sturmtief über Deutschland

Aufgrund der besonderen Windverhältnisse an diesem Tag bietet sich ein Blick auf die Daten zur Einspeisung und zur (Gesamt-)Last:

Erzeugung und Last 28.10.2013

Erzeugung und Last 28.10.2013 (Datenquellen: EEX-Transparenzplattform und entsoe, eigene Darstellung)

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Netzfrequenz und Regelleistung

Netzfrequenz_und_Regelleistung-2Es gibt eine neue Anzeige, um die Beziehung zwischen der Netzfrequenz und der eingesetzten Regelleistung zu verdeutlichen. Die Berechnung ist zwar auch in die „Trompetenkurve“ integriert, dort ist sie aber etwas versteckt.

Warum Regelleistung?

Strom muss immer noch zu dem Zeitpunkt erzeugt werden, zu dem er verbraucht wird. Ob dieses Gleichgewicht besteht, lässt sich anhand der Netzfrequenz ablesen. Ist die Netzfrequenz niedriger als 50Hz, dann wird mehr Strom verbraucht als die Kraftwerke erzeugen. Liegt die Netzfrequenz über 50Hz, dann wird mehr eingespeist als verbraucht.
Dieses „zu viel“ oder „zu wenig“ an Strom gleichen die Übertragungsnetzbetreiber durch Regelleistung aus. Für kurzfristige Schwankungen wird dabei die Primärregelleistung (PRL) genutzt. Diese setzt innerhalb von wenigen Sekunden ein, um die Netzfrequenz wieder auf 50Hz zurückzuführen. Bei einer zu hohen Einspeisung spricht man von negativer Regelleistung und bei einer zu niedrigen Einspeisung von positiver Regelleistung, die für die Aufrechterhaltung des Stromnetzes notwendig ist. Zusätzlich zur primären Regelleistung gibt es noch die sekundäre Regelleistung (SRL) und die Minutenreserve (MRL, auch „tertiäre Regelleistung“).

Ab wann Regelleistung?

Bei einer sehr kleinen Abweichung von 50Hz wird noch keine Regelleistung eingesetzt. Dieses Totband wird mit +/-20mHz definiert (siehe Operation Handbook (OH) der ENTSOE/UCTE: Appendix A1-7, Policy P1-32). Dabei wird ein Messfehler von 10mHz erlaubt und den Kraftwerken wird ein Unempfindlichkeitsbereich von 10mHz zugesprochen (OH: A1-4, P1-7). Aufgrund dieser Toleranzen liegt die Grenze des Totbandes nicht genau bei +/-20mHz, es ist aber sichergestellt, dass nicht ein Kraftwerk negative Regelleistung einsetzt und ein anderes positive.

Wie viel Regelleistung?

Im normalen Netzbetrieb ist eine maximale Abweichung der Netzfrequenz von +/-180mHz erlaubt. Kurzfristig darf die Abweichung bis zu +/-200mHz betragen. Eine Abweichung in dieser Größenordnung kann durch eine Laständerung von 3000MW auftreten. Das ist ungefähr der Ausfall von zwei großen Kraftwerksblöcken und ein derartiger Ausfall soll durch den Einsatz von PRL aufgefangen werden können.
Bei einer Gesamtlast im Netz von 150GW bedeutet eine Lastabweichung von 16.5GW eine Änderung der Frequenz um 1Hz und bei einer Gesamtlast von 300GW sind es 18.0GW/Hz (OH: A1-7). Bei Schwachtlast (z.B. am WE oder Nachts) ist also weniger Regelleistung notwendig als bei Starklast, um eine bestimmte Frequenzabweichung aufzufangen und die Frequenz wieder auf ihren Sollwert zurückzuführen. (Diese Werte gelten für einen Netzselbstregeleffekt von 1% – dazu wird es später einmal mehr geben. 😉 )

Was wird hier berechnet/angezeigt?

Angezeigt wird die (Regel-)Leistung, die notwendig wäre, um die Frequenz auf 50Hz zurückzuführen. Also die Energie, die eingesetzt werden muss, um die Regeldifferenz auszugleichen. Da je nach Gesamtlast verschiedene Energiemenge nötig sind, um eine bestimmte Frequenzänderung zu erreichen, wird hier der Mittelwert zwischen Schwach- und Starklast genommen (17250MW/Hz). Da es hier eher darum geht, ein Gefühl für den Zusammenhang zwischen Frequenz und Regelleistung zu vermitteln, wird ein Totband von +/-10mHz angenommen – es soll sich ja auch mal was verändern. 😉

Eigenerzeugung vs. Eigenverbrauch

Regenerative Energien sind eine feine Sache. Es wird Strom erzeugt, ohne dass knappe Rohstoff-Ressourcen verbraucht werden. Die Sonne scheint tagsüber eh immer und irgendwo weht auch ein Wind um Windräder anzutreiben. In Deutschland wird so viel Strom erzeugt, dass wir sogar (fast) dauernd welchen in andere Länder exportieren können.

Warum schalten wir dann nicht einfach alle Atom-/Kohle- und sonstwie umweltunverträglichen Kraftwerke ab und bauen noch ein paar mehr Solarzellen auf die Häuser und stellen noch ein paar Windräder auf? Man hört doch auch häufig von dem Bekannten eines Bekannten, dass er mit seiner Solaranlage auf dem Dach 80% (oder mehr) seines Strombedarfes deckt, weil er über einen Tag gerechnet genauso viel Ertrag hat wie er verbraucht. Weil die Atomlobby dagegen ist und Angst um ihre Gewinne hat? Weil Merkel die Zeit verschläft?

Ganz so einfach ist das leider nicht, was ich an einem Beispiel verdeutlichen möchte (welches eigentlich auch stark vereinfacht ist 😉 ):

Mein Stromverbrauch am 16. September 2013

Mein Stromverbrauch am 16. September 2013

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„Wann ist Strom am grünsten?“

Passend zu meinen Gedanken von gestern habe ich direkt nach dem Schreiben des Beitrages unter blog.stromhaltig die Ankündigung einer Webanwendung gefunden, über die Zeitpunkte herausgefunden werden können, zu denen der Strom am „grünsten“ ist. Ich habe mich natürlich gleich für einen Beta-Test angemeldet und bin sehr gespannt.

Bis die Webanwendung für alle erreichbar ist, empfehle ich einen Blick auf den Strommix-Navigator, über den man für seinen Wohnort (und auch andere Standorte 😉 ) herausfinden kann, welche Energiequellen für die Stromerzeugung genutzt werden.

Was kann ich tun – Energienutzung im Haushalt

Mich beschäftigt schon seit einiger Zeit die Frage, wie ich mein „Stromnutzverhalten“ so beeinflussen könnte, dass ich damit regenerative Energien fördere und auch meinen Beitrag zur Systemstabilität leiste. In §6 der StromGVV (Stromgrundversorgungsverordnung) steht:

Der Grundversorger ist verpflichtet, den Elektrizitätsbedarf des Kunden […] zu befriedigen und […] jederzeit Elektrizität zur Verfügung zu stellen.

Im Prinzip finde ich es gut, dass ich jederzeit Kochen, Waschen, Staubsaugen und Fernsehen kann und auch mein Bier im Kühlschrank immer kalt ist. Aber auch, wenn der Versorger gesetztlich dazu verpflichtet ist, immer die gewünschte Menge Strom zu liefern, kann man ihn dabei doch unterstützen. Das Problem bei der Energieversorgung ist ja nunmal, dass der Strom genau zu dem Zeitpunkt erzeugt werden muss zu dem er verbraucht wird und nicht (bzw nur in sehr geringen Mengen) gespeichert werden kann („Strom“ und „verbrauchen“ sind nicht (immer) die korrekten Worte, aber da sie sich umgangssprachlich eingebürgert haben, möchte ich sie hier weiter verwenden). Weiterlesen

Links zu weiteren Seiten über die Netzfrequenz

Im Netz sind noch ein paar weitere Quellen zu finden, auf denen die (aktuelle) Netzfrequenz angezeigt wird. Nachfolgend ein paar Links zu den mir bekannten Seiten mit einer kurzen Beschreibung:

Netzfrequenzmessung.de

Die wohl mit bekannteste Seite ist www.netzfrequenzmessung.de von Thomas Gobmaier. Die Messung erscheint mir sehr genau, da der Referenztakt aus der GPS-Zeit genommen wird und darüber die Zeitbasis korrigiert wird. Da ich diesen Weg nicht gehe, halte ich die Werte von Thomas Gobmaier für etwas genauer als meine – aber nur minimal. 😉
Beim Vergleich mit meinen Werten sind mir noch keine signifikanten Differenzen aufgefallen.

Swissgrid

Die „offizielle“ Netzfrequenz gibt es bei Swissgrid. Allerdings werden die Werte hier stark zeitverzögert dargestellt und auch nur alle paar Sekunden aktualisiert. Sehr schön ist hier die Anzeige der Netzzeit.

Tennet

Tennet hat seit ein paar Wochen auch eine Anzeige der aktuellen Netzfrequenz auf der Startseite. Am Anfang erschien mir die Anzeige relativ genau, obwohl ich die 5 Stellen nach dem Komma für etwas übertrieben halte und mir die Werte leicht erhöht schienen. In der letzten Zeit kommen mir die Werte aber etwas unplausibel vor. Sie stimmen nicht mit den Werten von Netzfrequenzmessung und meinen überein. Ausserdem springt die Anzeige häufig um bis zu 10mHz innerhalb einer Sekunde – das kann in der Form nicht passieren. Seit einigen Tagen wird immer eine Frequenz über 50Hz in der Form 50,00XXX angezeigt, wobei die XXX irgendwie zufällig aussehen.
[Update 30. Juni 2013] So schlimm wie gestern geschrieben sind die Werte nicht mehr. Im Moment sieht die Anzeige ganz gut aus, die Werte erscheinen mir nur ab und zu etwas zu hoch. Die 5 Stellen hinter dem Komma sind aber immer noch zu viel, hier wird eine Genauigkeit suggeriert, die m.E. nicht eingehalten wird.
[Update 28. Dezember 2013] Die Anzeige fällt sehr häufig aus und zeigt Werte in der Form 50,00XXX an. Den Werten sollte man nicht trauen, wenn man sie nicht vorher mit einer anderen Quelle verglichen hat.

50Hertz

Auch 50Hertz bietet eine Frequenzanzeige auf der Startseite. Hier wird in einem kleinen Bildchen der Frequenzverlauf der letzten halben Stunden angezeigt. Weiter kann ich zu dieser Anzeige nichts sagen. Die ist mir zu klein, deswegen gucke ich da kaum drauf.

Entsoe

Es gab auf den Seiten der Entsoe eine Frequenzanzeige, die leicht verzögert in einem kleinen Bildchen den Verlauf der Netzfrequenz über einen kurzen Zeitraum angezeigt hatte. Die Seiten unter entsoe.eu sind aber seit ein paar Tagen nicht mehr erreichbar.
[Update 30. Juni 2013] Die Seiten sind wieder erreichbar. Die Frequenzanzeige habe ich aber noch nicht wiedergefunden.

Netzfrequenz.info

Diese Seite. Der Vollständigkeit halber darf meine Seite in dieser Liste nicht fehlen. 😉
Natürlich die beste Seite im Netz. Es gibt Messwerte von zwei verschiedenen Orten. Obwohl die Werte eigentlich nicht wirklich merkbar abweichen sollten, stehen auch beim Ausfall eines Messgerätes trotzdem noch Daten zur Verfügung und durch die zwei Werte kann auch besser die Plausibilität/Genauigkeit überprüft/nachvollzogen werden.
Es gibt verschiedene Netzfrequenzanzeigen über verschieden lange Zeiträume und zusätzlich noch Auswertungen.
[Update 30. Juni 2013] Eine der beiden Messungen läuft derzeit nicht so stabil und fällt aufgrund von Netzwerkproblemen dauernd aus. Das Problem wird aber hoffentlich in den nächsten Tagen behoben.

weitere Seiten?

Falls jemandem noch weitere Seiten zur Netzfrequenz bekannt sind, würde ich mich über eine Info freuen.

Abweichungen der Netzfrequenz (2)

Häufigkeitsverteilung_NetzfrequenzAuch für den 04. Juli ist bei der Häufigkeitsverteilung der Frequenzen wieder eine leichte Verschiebung in den negativen Bereich zu erkennen (siehe auch „Abweichungen der Netzfrequenz„). Das ist insofern etwas verwunderlich, weil die Netzzeit gestern nicht mehr der Weltzeit voraus eilte und die Sollfrequenz wieder 50Hz betragen haben dürfte. Allerdings deckt sich meine Beobachtung mit den Werten der Frequenzanzeige von Swissgrid. Laut meiner Messung lag die Netzfrequenz gestern im Durchschnitt bei knapp 49,994Hz. Dadurch erhöht sich die Differenz der Netzzeit zur Weltzeit um ca. 10 Sekunden. Diese Zeitdifferenz war auch bei Swissgrid zu beobachten. Seit heute Nacht um 00:00 Uhr bis heute Mittag (12:45 Uhr) hat sich die Zeitdifferenz nochmal um weitere 6 Sekunden verschoben, für morgen ist also wieder ein Mittelwert unter 50Hz zu erwarten. Im Moment läuft die Netzzeit der Weltzeit um fast 17 Sekunden hinterher. Wenn das so weiter geht und die 20 Sekunden-Marke erreicht wird, wird die Sollfrequenz auf 50,01Hz angehoben und auf meiner Verteilungskurve müsste eine Verschiebung nach rechts zu sehen sein.