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Verpasste Chancen zur Netzstabilisierung – Ein Überlauf für elektrische Energie

Baut man ein Haus, so ist es in vielen Bundesländern verpflichtend eine Zisterne zu bauen. Bei manchen Bundesländern / Gemeinden muss sogar der Überlauf der Zisterne auf dem Grundstück versickern (s.h. auch Übersicht des Umweltbundesamt für Niederschlagswasser). Für das öffentliche Stormnetz besteht eine solche Verpflichtung nicht. Im Gegenteil ist es aktuell sogar nicht einmal möglich sich eine “Zisterne” für Strom zu bauen, wenn man keine PV-Anlage hat. Eine verpasste Chance, die zeigt, dass zumindest auf der Ebene der Verteilnetze die dezentrale Stromerzeugung keine Probleme verursacht.

Stromspeicher heute

Zisternen sind letztendlich nichts anderes als Speicher. Speicher im Stromnetz, die dezentral verbaut werden, sind bislang lediglich bei Besitzer von PV-Anlagen verbreitet. Proteus-Solutions hat unlängst einen Grundlagenbeitrag mit dem Titel Wozu braucht man Speicherlösungen bei privaten Haushalten? veröffentlicht. Im Beitrag wird die Verwendung von Eigenstrom beschrieben, also die Speicherung von Strom, den man selbst in einer Photovoltaik-Anlage erzeugt hat. Als Gedankenmodell besteht ferne die Möglichkeit Elektro-Autos zu verwenden, um Strom zu speichern, der auf dem eigenen Grundstück erzeugt wurde. Bei diesen Power-To-Ride Technologien wird die elektrische Energie aus einem Solar-Carport im Speicher des Fahrzeuges gespeichert.

Überlauf für das Stromnetz

Wird mehr Strom produziert, als zum gleichen Zeitpunkt aus dem öffentlichen Stromnetz entnommen wird, dann steigt die Netzfrequenz. Im Normalfall liegt diese um den Wert von 50,0 Hertz. Ab eine Frequenz von 50,2 Hertz drosseln nachgerüstete PV-Anlagen zum Beispiel ihre Einspeisung – bis sie bei einer Frequenz von 51,5 Hertz vollständig vom Netz genommen werden (s.h. auch Beitrag bei Energynet). Zuständig für diesen aktiven Eingriff in die Einspeisung ist der Wechselrichter der Solaranlage (s.h. auch SMA / Netzintegration PV).

Die Drosselung einer Erzeugung ist immer eine Energieverschwendung. Strom, der theoretisch erzeugt werden könnte, wird aktiv auf den Müll geworfen, anstelle diese zumindest zum Teil einer Verwendung zuzuführen. Dabei könnte man, ähnlich der Zisterne, einen Überlauf bauen und den Strom aktiv versickern lassen.

Technische Implementierung

Im Verteilerkasten des Hausanschlusses wird ein Gerät vor dem Stromzähler installiert, welches aktiv die Netzfrequenz überwacht. Steigt die Frequenz über 50,15 Hertz, so wird der “Überlauf” aktiviert D.h. nachgelagerte Verbraucher können elektrische Energie entnehmen, ohne dass diese über den Stromzähler gemessen wird.

Um nicht die gleichen Fehler zu machen, wie bei der Einführung der 50,2 Hertz, sollte diese Entnahme leistungsbegrenzt sein. Zum Beispiel auf maximal 1.000 Watt. Etwas aufwändiger würde eine Einrichtung sein, die mit einem Gradienten die maximal Entnahme (Arbeit) erhöht – bei weiter steigender Frequenz.

Ein Beispiel für Verbraucher, die mit dieser überschüssige elektrische Energie betrieben werden könnten, sind Wärmepumpen und Klimageräte. Die Steuerung der Anlage (die ohnehin an einer unterbrechungsfreien Stromversorgung hängen sollte) erkennt, über welche Leitung gerade Strom kommt – und kann im Falle einer Versorgung durch den Überlauf die Kompressorstarts aktiv bevorzugen. Ein anderes Beispiel könnten kleine Speicher damit geladen werden.

Implikationen

Mit der Schaffung eines “Überlaufes” würden die Letzverbraucher autonom zur Sicherung des Stromnetzes beitragen und somit den Netzbetrieb entlasten. Allerdings kommt es zu einer Verschenkung von “Strom”. Verteilnetzbetreiber (VNBs) würden damit in den Zugzwang kommen, die Netzsteuerung so durchzuführen, dass möglichst selten die Frequenz über den Schwellwert steigt (>50,15 Hertz). Die Netzfrequenz wird aktuell allerdings vor allem durch die 4 Übertragungsnetzbetreiber geregelt. Deren Aufgabe ist die Stabilisierung um den Soll-Wert von 50 Hertz und nach geeignete Lasten durch negative Ausgleichsenergie zu sorgen.

Der Materialpreis für die Schaffung eines Überlaufes sollte beim Stromkunden deutlich unter 50€ liegen. Ein Preis, der vernachlässigbar ist, wenn es um die Schaffung eines Neuanschlusses geht.