Diskussion:Regelleistung (Stromnetz)

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Basics

In dem Artikel fehlen meiner Ansicht nach einige Informationen, wohl deshalb, weil sie für die Autoren zu selbstverständlich sind, aber das trifft eben nicht für omA zu.

1. Es gibt regelbare und nicht regelbare Kraftwerke. Zu den regelbaren zählen typischerweise die Wärmekraftwerke, bei denen in Kesselanlagen Dampf erzeugt wird, der über Turbinen Generatoren antreibt. Damit die regelbaren Kraftwerke auch tatsächlich regeln können, müssen sie angedrosselt betrieben werden, also mit weniger Leistung als technisch möglich, denn sonst könnten sie nicht zwecks Abgabe von Regelleistung ihre Leistung bei Bedarf erhöhen. Diese Drosselung ist aber grundsätzlich nicht im wirtschaftlichen Interesse der Kraftwerkbetreiber. Die erzielen ihre Erlöse nämlich durch den Verkauf von Strom, und wenn sie aufgrund der Drosselung geringere Umsätze haben, dann machen sie relativ aufgrund der unveränderten Fixkosten (z. B. Personal- und Kapitalkosten) Verluste. Um sie also dazu zu motivieren, ihre Kraftwerke gedrosselt zu betreiben und dadurch Regelleistung vorzuhalten, muß ihnen der dadurch entstehende Verlust ersetzt werden.
2. Was hat die Frequenz eigentlich mit der Leistungsbilanz im Netz zu tun? Im Netz gibt es einen großen Anteil an Kraftwerken bzw. Stromerzeugern mit rotierenden Maschinen (Generator-Turbinen-Sätzen). Diese rotierenden Massen werden einerseits durch den Dampf bzw. Verbrennungsgase angetrieben und andererseits durch Abgabe von elektrischer Leistung an das Stromnetz abgebremst. Solange sich zugeführte und abgegebene Leistung im Gleichgewicht befinden, ändert sich die Maschinendrehzahl nicht, andernfalls steigt oder sinkt sie. Nun ist es aber so, daß ein einzelnes Kraftwerk im Verbundnetz seine Drehzahl und die damit starr gekoppelte Frequenz der Stromabgabe nicht willkürlich ändern kann, sondern ihm die Drehzahl von der im gesamten Verbundnetz gleichen Netzfrequenz aufgezwungen wird. Wenn die zugeführte mechanische Antriebsleistung ein wenig erhöht wird, dann hat der Maschinensatz die Tendenz, sich schneller drehen zu wollen. Das führt aber dazu, daß die vom Generator erzeugte Spannung der aktuellen Netzspannung in der Phasenlage ein klein wenig voreilt, und dadurch entsteht eine geringe Spannungsdifferenz zwischen Netzspannung und Generatorspannung, die dazu führt, daß der Generator eine höhere Leistung ins Netz einspeist. Dadurch wird auch die Phasenlage der Netzspannung geringfügig vorgedreht, was nun wiederum dazu führt, daß die Generatoren aller anderen Kraftwerke ein wenig nachhinken, dadurch weniger Leistung abgeben können und also durch das bei ihnen nun vorhandene Leistungsbilanzungleich beschleunigt werden. Im Ergebnis steigt also bei einer Erhöhung der mechanischen Antriebsleistung bei einem Generator nicht nur dessen Drehzahl, sondern die aller im Netz mitlaufenden Synchronmaschinen, sie sind also alle über die "elektrische Welle" miteinander gekoppelt und bilden dadurch quasi eine riesige "virtuelle Schwungmasse". Die Überlegung zur Drehzahl- und damit Frequenzänderung gilt also im Verbundnetz nicht für das einzelne Kraftwerk, sondern für das Verbundnetz als Ganzes. Und in diesem Netz muß nun jeweils ziemlich kurzfristig im Mittel immer ein Gleichgewicht zwischen Erzeugung bzw. Antriebsleistung und Verbrauch bestehen, weil anderenfalls die virtuelle Schwungmasse der mitlaufenden Maschinensätze beschleunigt oder abgebremst wird, wodurch sich dann auch die Netzfrequenz entsprechend verändert.
3. Ein anderer Punkt ist die Spannungsregelung. Grundsätzlich kann die Spannung im Netz durch Einspeisung oder Abnahme von Blindleistung verändert werden. Da die Kraftwerke auch die Aufgabe der Spannungshaltung haben, erhöhen oder erniedrigen die Synchrongeneratoren der Kraftwerke durch höhere oder geringere Erregung des Polrads die erzeugte Blindleistung und damit die Netzspannung. Da die Spannung im Hochspannungsnetz wegen des belastungsabhängigen Blindleistungsverbrauchs der Übertragungsleitungen schwanken kann, verwenden die Netzbetreiber in Stufen einstellbare Regeltrafos, um den Verbrauchern eine konstante Netzspannung bereitstellen zu können. Für die Spannung bei den Verbrauchern gibt es einen zulässigen Toleranzbereich von +/-10 % um die Nennspannung. Das kann der Netzbetreiber ausnutzen, um durch (geringfügige) Verstellung der Spannung bei den Verbrauchern kurzfristig ebenfalls "Regelleistung" bereitstellen zu können. Wenn er beispielsweise in seinem Versorgungsbereich die Netzspannung um 5 % absenkt, dann reduziert sich dort der Verbrauch kurzzeitig um ca. 3-7 %. Das wird von lokalen Versorgern auch ausgenutzt, um vereinbarte Leistungsprofile nicht zu überschreiten und deswegen dann teure Zusatzleistung zukaufen zu müssen. (Der physikalische Grund für diese Regelmöglichkeit ist, daß Ohmsche Verbraucher (Heizgeräte, Kochplatten usw.) eine Leistungsaufnahme aufweisen, die quadratisch von der anliegenden Spannung abhängt, d. h. bei einer Zu- oder Abnahme der Spannung um 5 % steigt oder sinkt die Leistung um ca. 10 %. Für viele elektronische Geräte gilt das aber nicht, d. h. sie reagieren auf eine Spannungsänderung mit einer reziproken Änderung der Stromaufnahme, halten die Leistungsaufnahme also annähernd konstant. Auch Heizgeräte reagieren nicht unbedingt so, weil sie oft thermostatisch geregelt sind und niedrigere Heizleistungen durch ein höheres Einschaltverhältnis kompensieren.)

--77.8.168.6 21:10, 16. Okt. 2022 (CEST)

Danke für den Vorschlag! Wenn Du diese Infos enzyklopädisch gut darstellen und im Artikel unterbringen kannst, wäre das in meinen Augen sicher eine Bereicherung! --F. Ach (Diskussion) 09:57, 17. Okt. 2022 (CEST)

Steinkohlekraftwerke bringen Regelleistung?

Wie ich das Agorameter der letzten 7 Tage interpretiere (Lastverlauf "konventionelle" Stromerzeugung) scheint mir die Gasverstromung durchzulaufen und die Regelung scheint über Steinkohleblöcke zu erfolgen. Zur Not wird sogar die Braunkohle heruntergefahren, um Gasblöcke bei hoher Leistung zu halten! Habe ich da was verkehrt verstanden oder ist da jemand besorgt, dass das Merit-Order-Prinzip zu niedrigeren Strompreisen führt? --Albrecht62 (Diskussion) 19:11, 19. Sep. 2023 (CEST)