INITIATIVE SOLAR

Hallo liebe Freunde,

hier ein Artikel zum Thema: Zentralisierte versus dezentralisierte Energiestrukturen.

“Die Energiewende – eine Frage der angestrebten Strukturen

Exkurs für Laien: Wie ist das Stromnetz gegliedert

Zum Verständnis der vorgesehenen Steuerungsmöglichkeit für Stromspeicher im Niederspannungsnetz wird eine gewisse Vorstellung von der Struktur des Stromnetzes vorausgesetzt, die hier in diesem Kapitel genauer beschrieben wird. Leser, denen die Begriffe „Niederspannungsnetz“ und „Toleranz der Netzspannung“ geläufig sind, mögen dieses Kapitel überschlagen. Verschaffen wir zunächst den mitlesenden technischen Laien eine Vorstellung vom Stromnetz:

Das Stromnetz verbindet Stromerzeuger und -verbraucher durch Stromleitungen. Diese sind verästelt und verzweigt – ähnlich wie die Stämme, Äste und Zweige eines mehrstämmigen Baumes (allerdings gibt es im Stromnetz noch zusätzliche Querverbindungen zwischen den einzelnen Stämmen, den Ästen und den Zweigen – das System ähnelt insofern auch ein wenig dem deutschen Straßennetz von den Bundesautobahnen bis zu den Hofeinfahrten – aber bleiben wir lieber beim Vergleich mit einem Baum).
Die verschiedenen Wurzeln des Baumes stellen die Großkraftwerke dar. Die Stämme des Baumes entsprechen den Hoch- und Höchstspannungsleitungen, die Äste den Mittelspannungsleitungen, die Zweige den Niederspannungsleitungen und die Blätter stellen die Verbraucher dar. Im Folgenden wird wiederholt von den Zweigen des Niederspannungsnetzes die Rede sein. Stellen Sie sich darunter die Stromkabel unter den Straßen vor, an denen über kurze Stichleitungen die einzelnen Haushalte und mittelständischen Betriebe angeschlossen sind. Die Blätter entsprechen dann den Haushalten und Betrieben, in denen der Strom verbraucht wird und auf deren Dächern zunehmend Solarstromanlagen installiert werden.

Vor dem Aufkommen der Erneuerbaren Energien floss der „Saft“ nur in einer Richtung, von den verschiedenen Wurzeln (den Großkraftwerken) über Stämme, Äste und Zweige bis in die Blätter. Mit dem Aufkommen der Erneuerbaren Energien gibt es inzwischen eine wachsende Anzahl von „Blättern“, in denen selbst Saft erzeugt und sozusagen „rückwärts“ in die Zweige, ja sogar bis in die Äste „zurückgepresst“ bzw. rückgespeist wird.

Der Idealfall – Unabhängigkeit der einzelnen Netzzweige

Wenn in einem Zweig des Niederspannungsnetzes die erzeugte Strommenge mit der verbrauchten Strommenge übereinstimmen würde, dann wäre dieser Netzzweig auch ohne Versorgung aus dem Mittelspannungsnetz lebensfähig. Dieser Idealzustand lässt sich nur erreichen, wenn die Solaranlagen auf den Hausdächern im Lauf eines Jahres genau so viel (sicherheitshalber deutlich mehr!) Strom erzeugen würden wie die elektrischen Geräte in diesem Straßenzug verbrauchen und – nicht zu vergessen – wenn es genügend Speicherbatterien in dem Netzzweig gibt, die den Stromüberschuss des Tages für die Stunden der Nacht speichern. Stromspeicher, die den Solarertrag eines Tages bis in die Nacht speichern können (sogenannte Tag-Nachtspeicher) gibt es bereits. Einige Solarfirmen bieten sie mit ihren Solaranlagen gemeinsam an. Sie sind leider noch teuer (es fehlt die verbilligende Massenproduktion und ein Markteinführungsprogramm, das hilft, die Speicher wirtschaftlich zu betreiben).

Minimierung des Stromflusses

Wenn im betrachteten Niederspannungszweig der solare Zubau so weit fortgeschritten ist, dass die jährliche Stromerzeugung aller installierten Solarstromanlagen bereits mit dem jährlichen Stromverbrauch aller Stromverbraucher etwa übereinstimmt, oder ihn sogar übersteigt, wenn aber noch keine dezentralen Speicher installiert sind, dann gibt es an sonnigen Tagen ein Problem. Die Maximalleistung der angeschlossenen Solaranlagen ist – was leicht vergessen wird – etwa acht bis zehn mal so hoch wie ihre Durchschnittsleistung. Deshalb wird um die Mittagszeit eine recht beträchtliche Strommenge solaren Überschussstroms ins Mittelspannungsnetz abgegeben. Gehen wir einmal davon aus, dass das Niederspannungsnetz auf diese Belastung hin verstärkt wurde (andernfalls würde, wie eingangs geschildert, die Spannung im Niederspannungsnetz so weit ansteigen, dass die Überspannungsabschalter in den Wechselrichtern etliche Wechselrichter und die dazugehörigen Solaranlagen abschalten). Auch das Mittelspannungsnetz, welches aus allen seinen Niederspannungszweigen erhebliche solare Überschusseinspeisungen aufnehmen muss, wird extrem belastet, vielleicht sogar das Hochspannungsnetz. In sonnigen Stunden fließt kurzzeitig sehr viel solarer Überschussstrom von den Niederspannungszweigen zum Mittelspannungs- und Hochspannungsnetz.
Stellen Sie sich vor, dass im Einzugsbereich eines großen Flusses heftige Wolkenbrüche niedergehen. Jedes Rinnsal, jeder Bach, jedes Flüsschen und jeder Fluss schwillt an und dann steht flussabwärts, z.B. beim Elbehochwasser 2002 zwischen Dresden und Magdeburg, eine ganze Region unter Hochwasser.
Weitsichtige Planer empfehlen zur Vermeidung solcher Katastrophen, vorbeugend nicht den Fluss zu vertiefen und zu verbreitern, damit das Wasser schneller abfließen kann (Netzausbau), sondern die natürlichen Überschwemmungsgebiete im Einzugsbereich wieder herzustellen (Bau von dezentralen Speichern im Niederspannungsnetz), damit das Regenwasser dort länger aufgehalten und nur langsam dosiert weitergegeben wird.

Nun zur Anwendung auf eine „Überschwemmung“ des Stromnetzes mit Solarstrom.
Nehmen wir eine 100 kW Dachanlage auf einer großen Feldscheune. Um ihre Solarleistung ins Mittelspannungsnetz zu übertragen, muss die Stichleitung für die Spitzenleistung von 100 kW ausgelegt sein. Würde man jedoch unter der Solaranlage in der Scheune einen Batteriesatz mit einer Ladekapazität von etwa 400 kWh installieren, so könnte der maximal fließende Strom auf 25 kW reduziert werden. Die aufladbare Batterie „streckt“ dann die Stromlieferung auf 24 Stunden. Statt 100 kW in der Zeit von 11 bis 13 Uhr braucht dann nur eine Dauerleistung von 25 kW übertragen zu werden. Die Stichleitung könnte also mit einem Viertel des Querschnittes auskommen.

Dieses Beispiel ist recht nett, zeigt aber noch nicht die zusätzlichen Dienste, die eine Batterieanlage mit intelligenter Regelung im örtlichen Niederspannungsnetz bereitstellen kann. Sogar in Zeiten trüben Wetters bleibt sie nicht untätig, sondern speichert in diesem Fall vorsorglich ganz gewöhnlichen Netzstrom. Bei Überlastung des Netzes durch Stromverbraucher gibt sie Strom ab und kann auf diese Weise den Spitzenlastbedarf des Versorgungsnetzbetreibers vermindern. Batterieanlagen im Niederspannungsnetz haben deshalb auch in Häusern ohne Solarstromanlage einen hohen Wert. Dazu im nächsten Abschnitt noch einige Hinweise.

Die Eigenschaften von Batteriespeichern

Batteriespeicher können MEHR als Kraftwerke und Netzausbau: Sie können extrem schnell auf wechselnden Bedarf reagieren, sie können Energie liefern und aufnehmen. Sie können lokal die Spannungsqualität verbessern. Sie sind ohne zusätzlichen Aufwand schwarzstart- und inselfähig (7) und sie können bei entsprechender Steuerung Schwingungen dämpfen.

Die Steuerung sollte so ausgeführt sein, dass die Grundfunktionen – (Stabilisierung von Spannung und Frequenz, Bereitstellung von Primärregelleistung für das Netz oder Unterstützung eines Inselbetriebs), autonom ausgeführt werden können und somit auch ohne Kommunikation funktionieren. Damit wird auf jeden Fall funktionale Sicherheit erreicht. Darüber hinaus ist auch eine zusätzliche Steuerung über z.B. das Internet möglich, bei der es dann aber nicht mehr darauf ankommt, dass die

Steuerbefehle im „richtigen“ Bruchteil einer Sekunde ankommen müssen.”

Quelle: Solarförderverein

http://www.sfv.de/artikel/ueber_den_ausbau_von_stromnetzen_und_speichern_.htm

Sonnige Grüße

Ellen Oberste Berghaus MA

Stefan Overmeyer

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