Stromnetze in der Energiewende 30.05.2012, 06:15

Stromnetz, Vergleich mit Bierglas, Vorschaubild

Mit der Energiewende verändert sich nicht nur die Art der Energieerzeugung; auch der geographische Standort der Energieerzeuger wird bedeutsam. Verbunden mit einem leistungsfähigen Übertragungsnetz ist der Begriff »Blindleistung«. Was versteht man darunter?

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Stromnetze in der Energiewende

Beim Umbau hin zur Wind- und Sonnenergie ist zu befürchten, dass Windflauten oder dunkle Regenwolken das Netz in Schwierigkeiten bringen können, weil immer wieder die wichtigsten Stromerzeuger ausfallen. Deshalb sind auch in Zukunft verlässliche, konventionelle Kraftwerke nötig, zum Beispiel Gas- und-Dampfkraftwerke und - bei Sonne und Wind aufgefüllte - Speicheranlagen.

Mit der Energiewende verändert sich nicht nur die Art der Energieerzeugung; auch der geographische Standort der Energieerzeuger wird bedeutsam. Bisher baute man die großen Kraftwerke möglichst nahe an die Ballungszentren, dorthin also, wo auch die großen Stromabnehmer sitzen. Die aktuellen Stromnetze sind nicht dafür geschaffen, gleichmäßig und dauerhaft große Strommengen durchs gesamte Land zu leiten. Die Energieproduzenten der Zukunft werden aber eher auf dem Land und im windreichen Norden Deutschlands entstehen. Sie müssen an ein leistungsfähiges Übertragungsnetz angebunden sein.

 

Seit dem Jahr 2011 übernimmt die Bundesnetzagentur Aufgaben im Bereich des Netzentwicklungsplans. Zeigt dieser einen Ausbaubedarf im Höchstspannungsnetz, dann sorgt die Bundesnetzagentur mit effizienten Planungs- und Genehmigungsverfahren für eine beschleunigte Umsetzung. 

Und aus der Pressemappe der CDU/CSU-Bundestagsfraktion am 30.5.2012: »Der Umbau der Energieversorgung ist ein Mammutprojekt. Dabei sind ... insbesondere die Nord-Süd-Verbindungen zu verbessern, damit der überschüssige Windstrom von Norddeutschland in die Verbrauchszentren im Süden transportiert werden kann. Dies bestätigt auch der heute vorgestellte Entwurf zum Netzentwicklungsplan 2012 der vier deutschen Übertragungsnetzbetreiber. ... Bis 2020 braucht Deutschland neue Stromautobahnen mit einer Gesamtlänge von rund 3.800 Kilometern. Zudem müssen über 4.000 Kilometer des bestehenden Stromnetzes modernisiert werden.«

Hier kommt ein Begriff ins Spiel, der wichtig für Übertragungsverluste im Netz ist: die Blindleistung. WIKIPEDIA beschreibt sie so: »Blindleistung ist ein Begriff der Elektrotechnik. Im elektrischen Energieversorgungsnetz soll Energie vom Erzeuger zum Verbraucher übertragen werden. In mit Einphasen- bzw. Dreiphasenwechselstrom (Drehstrom) betriebenen Netzen fließt häufig mehr Energie zwischen dem Erzeuger (Kraftwerk) und einem elektrischen Verbraucher (beispielsweise elektrische Maschine), als in derselben Anzahl von Perioden im Verbraucher umgesetzt wird. Diese zusätzliche Energie pro Zeit, die nichts zur Wirkleistung („tatsächlichen Leistung“) beiträgt, ist im Allgemeinen unerwünscht und wird als Blindleistung bezeichnet.«  

Wirkleistung, Scheinleistung und Blindleistung

Stromerzeuger besitzen neben ohmschen Widerständen auch induktive und kapazitive Anteile. Ein ohmscher Widerstand setzt seine aufgenommene Leistung (in Watt) vollständig in Wärme um. Man nennt das Wirkleistung.
Besitzt ein Verbraucher neben dem ohmschen Widerstand Spulen, also induktive Anteile, dann ergibt sich zwischen Strom und Spannung eine zeitliche Verschiebung. Sie sorgt dafür, dass nie die höchstmögliche Leistung erreicht wird. Neben der Wirkleistung ist deshalb auch eine Blindleistung vorhanden, die nicht in Wärme umgewandelt wird. Die Blindleistung wird mit der Frequenz der Wechselspannung hin- und hergeschoben. Die Blindleistung wird nicht verbraucht, also auch nicht als Stromverbrauch berechnet. Der Stromlieferant muss sie aber bereitstellen.
Der Vergleich mit einem Glas Bier, auf dem eine (kaum durstlöschende) Schaumkrone sitzt, macht den Zusammenhang zwischen Wirkleistung, Scheinleistung und Blindleistung verständlich.

Wirkleistung, Scheinleistung und Blindleistung an einem Bierkrug dargestellt

Wirkleistung und Blindleistung ergeben in der Summe die Scheinleistung. Nach DIN 40110-1 wird die Scheinleistung in der Einheit Voltampere (VA) angegeben, also nicht in Watt. Die Einheit Voltampere besagt, dass in der Leistung neben der Wirkleistung auch Blindleistung enthalten ist. Auf vielen elektrischen Verbrauchern ist, weil sie z. B. mit einem Transformator arbeiten, die Scheinleistung auf dem Typenschild angegeben.

Überall im Land bringen Kraftwerke diese Blindleistung in die Leitungen. Sie taugt zwar nicht zur Arbeit, sorgt aber für die Feinjustierung des Stromflusses und minimiert Übertragungsverluste in den Netzen. Sie stützt die Netze, wie Experten sagen. Damit dies gleichmäßig geschieht, ist es wichtig, neue Solarzellen und Windräder gleichmäßig über das Land zu verteilen.

Siehe http://www.elektronik-kompendium.de/sites/grd/0201114.htm

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Kommentare

1

Zum Artikel "Stromnetze in der Energiewende".

  • #1

    Die Netzbetreiber (EVU) berechnen je nach Vertrag die “bezogene” Blindleistung ganz oder teilweise. 
    Größere Firmen / Verbraucher nutzen
    deshalb eine sogenannte Blindleistungskompensationsanlage um die Kosten für die Blindleistung zu vermeiden.
    Typischerweise sollte sich die Anlagenkosten
    über die Einsparung in 3-5 Jahren armotisieren.
    Dabei werden als Kompensation zu den Induktiven Verbrauchern Stufenweise Kondensatoren an das Stromnetz geschaltet.
    Ziel ist es typischerweise zu dem Trafo (Ortsnetztrafo des EVU) einen cos Phi Induktiv von 0,95 zu erreichen.

    Es gibt viele Lieferanten für solche Anlagen
    z.B Eskap, FRAKO, Kondensator-Dominit, KBR
    Siemens.

    In den letzten Jahren tritt die Blindstromkompensation aber etwas in den Hintergrund .
    Neue Elektronische Verbraucher wie z.B. Lichtbänder mit LED (statt Leuchstofflampen mit KVG/EVG) ,Computer usw.  verursachen Störungen durch Oberwellen.
    Die Oberwellen wiederum können mit sogenannten aktiven Filtern “ausgebügelt” werden u.U. in Ergänzung einer Blindstromkompensation.

    schrieb Thomas P. am

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