Verlauf der Netzfrequenz

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Rasterdiagramm des Netzfrequenzverlaufes von Juni 2011 bis Dezember 2013

Rasterdiagramm des Netzfrequenzverlaufes von Juni 2011 bis Dezember 2013

Um den Verlauf der Netzfrequenz besser analysieren zu können, gibt es wieder ein neues Rasterdiagramm zur Netzfrequenz. Ein paar Erklärungen dazu habe ich bereits früher geliefert.

Viel neues gibt es nicht zu sehen. Die Wiederholungen der Muster sehen extrem gleich aus, ich habe sogar extra noch kontrolliert, ob ich nicht aus Versehen Daten vom falschen Jahr eingefügt habe. 😉

Es sind weiterhin die Auswirkungen des Stromhandels an den Stundengrenzen erkennbar. Die Frequenzen an den Stundengrenzen scheinen morgens um 7:00 Uhr und zu den Zeiten des Sonnenunterganges nicht mehr ganz so hoch zu sein.

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Die Waschmaschine und der Stromverbrauch…

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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.

Verlauf der Netzfrequenz über 1 Stunde

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Verlauf der Netzfrequenz über eine Stunde

Verlauf der Netzfrequenz über eine Stunde (10. November 2013)

Es ist eine neue Netzfrequenzanzeige dazu gekommen, die den Verlauf der letzten Stunde anzeigt. Genauer genommen den Verlauf der letzten 70 Minuten, damit ein aktueller Stundenwechsel mit dem der vorherigen Stunde verglichen werden kann. Angezeigt wird nicht nur der Mittelwert der letzten Minute. Damit auch „Ausreisser“ nicht verloren gehen, werden zusätzlich das Minimum und Maximum der letzten Minute angezeigt. So lässt sich besser beobachten, in welchem Rahmen sich die Netzfrequenz gerade bewegt.

Aufgrund dieser Art der Anzeige der Netzfrequenz bin ich neulich an dem Sturmtag darauf aufmerksam geworden, dass der Verlauf der Netzfrequenz etwas anders als normal war.

Dass die Frequenz in dem Beispielbild zum Beitrag um kurz nach 23:00 Uhr so extrem abgesackt ist (bis auf 49,89Hz), wird durch den stundenweisen Stromhandel verursacht und ist für diese Uhrzeit normal.

Update Anzeige der „Regelleistung“

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Netzfrequenz_und_Regelleistung-2

Netzfrequenz und Regelleistung

Die Höhe der notwendigen Regelleistung ist von der Gesamtlast im Netz abhängig. Bei Schwachlast muss weniger Energie eingesetzt werden um die Netzfrequenz zu beeinflussen als bei einer hohen Gesamtlast. In der Anzeige, die den Zusammenhang zwischen Netzfrequenz und Regelleistung verdeutlichen soll, wurde dieser Umstand bisher nicht berücksichtigt und stattdessen ein fester Mittelwert genommen.

Hier gab es eine kleine Änderung in der Berechnung und jetzt fliessen auch die Tageszeit und der Wochentag mit ein. Für die Tageszeitwerte werden Lastwerte der vorherigen Tage genommen, wobei natürlich auch die Wochentage berücksichtigt werden. Für die Lastdaten dient Entsoe.net als Quelle, wobei angenommen wurde, dass der Lastverlauf in Deutschland mit dem Gesamtlastverlauf im Verbundnetz übereinstimmt.

„Regelleistung“ ist im Titel in Anführungszeichen gesetzt, da eigentlich nicht wirklich die eingesetzte Regelleistung berechnet wird, sondern nur verdeutlicht werden soll, wie viel Energie ungefähr nötig ist um die Netzfrequenz wieder auf den Sollwert von 50Hz zurückzuführen.

Sturm und Strom – und ein Kraftwerksausfall

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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

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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

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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?“

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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

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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 →