Die Standardfrequenz im elektrischen Netz Europas beträgt 50 Hz. In Nordamerika und Teilen von Japan kommt dagegen eine Standardfrequenz von 60 Hz zum Einsatz. Diese Frequenzen müssen aus verschiedenen Gründen so stabil wie möglich gehalten werden:

  • Zeitmessung: es gibt immer noch viele Uhren, die sich nach der Frequenz im elektrischen Netz richten. Wird die Frequenz höher, so gehen sie schneller. Wird die Frequenz hingegen tiefer, so gehen sie langsamer.
  • Maschinen: Grosse elektrische Maschinen können Schaden nehmen, wenn die Frequenz zu tief oder zu hoch ist, oder sich sehr schnell ändert.

Damit die Frequenz immer stabil bleibt, muss das Gleichgewicht zwischen Produktion und Verbrauch elektrischer Leistung immer gegeben sein.

Ist der Verbrauch elektrischer Leistung geringer als die Produktion, so ist die Frequenz höher; ist der Verbrauch grösser als die Produktion, so ist die Frequenz tiefer. Dies hat folgenden Grund: die elektrischen Generatoren eines elektrischen Netzes drehen bei niedrigem Verbrauch leichter und schneller. Sie drehen dadurch mit einer höheren Frequenz. Umgekehrt drehen die elektrischen Generatoren bei grösserem Verbrauch schwerer und somit mit einer tieferen Frequenz.

Alltagsvergleich mit einem Fahrrad

Auf ebener Strasse ist es einfach, die Geschwindigkeit zu halten. Sobald aber eine Steigung kommt, muss der Fahrer sich mehr anstrengen, um die gleiche Geschwindigkeit zu erreichen. Geht es aber bergab, so muss er bremsen, um die gleiche Geschwindigkeit zu halten.

Im gesamten europäischen Netz sind die elektrischen Generatoren so eingerichtet, dass sie automatisch und unverzüglich auf eine Veränderung der Netzfrequenz reagieren. Je nach Verbrauch erhöhen oder senken sie ihre Leistung. Dadurch wird sichergestellt, dass die Frequenz stabil bleibt. Diese automatische Anpassung kann mit dem Tempomat eines Autos verglichen werden.

Netzzeitabweichung

Die Netzzeit ist eine Zeitmessung, die in Europa auf der Standardnetzfrequenz von 50 Hz basiert. 50 Schwingungen des Wechselstroms entsprechen einer Sekunde der Netzzeit. Durch Frequenzschwankungen kommt es zu Abweichungen der Netzzeit. Ist die Frequenz tiefer als 50 Hz, so dauern die 50 Schwingungen etwas länger. Ist hingegen die Frequenz höher als 50 Hz, so dauern die 50 Schwingungen kürzer. Da eine Sekunde der Netzzeit immer genau 50 Schwingungen sind, dauern daher die Netzsekunden je nach Frequenz etwas kürzer oder länger. Die Netzzeitabweichung errechnet sich nun aus dem Vergleich mit der Weltzeit (UTC-Zeit), die anhand von hochpräzisen Atomuhren bestimmt wird.

Diese Netzzeitabweichung wird stetig ausgeglichen. Beträgt die Zeitabweichung mehr als 20 Sekunden, so wird die Frequenz im Netz korrigiert. Um die Zeitabweichung wieder auszugleichen, wird die ansonsten übliche Frequenz von 50 Hz (Europa) wie folgt geändert:

  • 49.990 Hz, wenn die Netzzeit der Weltzeit vorauseilt
  • 50.010 Hz, wenn die Netzzeit der Weltzeit hinterhergeht

Quelle: https://www.swissgrid.ch

 

Netzzeitabweichung – Unterdeckung im europäischen Stromversorgungssystem

Die Netzfrequenz ist seit Anfang Jänner 2018 viel zu niedrig. Wie die Grafik bzw. auch die ausführliche Analyse von  www.netzfrequenzmessung.de zeigen, besteht mittlerweile eine Abweichung von fast 6 Minuten, auch wenn diese seit 03.03. leicht rückläufig ist.

Verursacher der Netzzeitabweichung von ENTSO-E bekannt gegeben

Die ENTSO-E hat in einer Pressemitteilung vom 06.03.02018 weitere Details bekannt gegeben. Der Verbundnetzpartner, welcher seit längerem systematische Fahrplanabweichungen hat und zu wenig Regelleistung einspeist ist SMM (Serbien, Montenegro und Mazedonien). Speziell der Bereich Serbien und Kosovo wurden als Verursacher genannt.

Laut ENTSO-E habe sich mittlerweile ein Energiedefizit von 113 GWh angesammelt. Wer für die Kosten der nicht eingespeisten, aber bezogenen Energie aufkommen muss, werde noch geklärt. Kurzfristig haben die Anbieter von Primärregelleistung dies automatisch ausgeglichen, damit die Frequenz gehalten wird.

Die ENTSO-E berichtet, dass dieses Problem auch eine politische Dimension hat, und fordert die Politik auf, umgehend aktiv zu werden.

Die fehlende Leistung scheint dabei nicht allzu hoch zu sein, wie folgende grobe Abschätzungen zeigen:

  • Teilt man die fehlende Energiemenge von 113 GWh auf den Zeitraum vom 03. Januar 2018 bis zur Stagnation am 03. März 2018 auf, dann erhält man eine fehlende Leistung von ca. 80 MW.
  • Betrachtet man die Steilheit der Veränderung des Netzzeit in diesem Zeitraum (ca. 0,52 Sekunden pro Stunde), so ergibt sich eine Frequenzabweichung von ca. 7,2 mHz. Bei dieser Frequenzabweichung würde die Primärregelleistung eine Leistung von ca. 110 MW erbringen (ohne Berücksichtigung des Totbereichs, welcher nicht von jedem Übertragungsnetzbetreiber genutzt wird).

Verglichen mit normalen Netzlasten von etwa 60 GW scheinen die fehlenden 0,080 GW nicht nennenswert zu sein. Die reale Frequenzabweichung war auch fortwährend sehr gering. Dennoch hat sich der Fehler über die Zeit so aufsummiert, dass es sehr deutlich auffällt.

Die Netzzeitabweichung stagniert seit dem 03. März weiterhin auf -350 Sekunden, wie folgende Abbildung zeigt.

Das bedeutet, dass die systematische Untereinspeisung nicht mehr vorliegt. Ob der verursachende Netzbetreiber seinen Fehler korrigiert hat, oder ob die restlichen Verbundnetzpartner diesen Fehler andersweitig abfangen ist bisher nicht bekannt.

Quelle: http://www.netzfrequenzmessung.de/aktuelles.htm am 6.3.2018

Die Stagnation oder so gar Trendumkehr scheint aber nun doch noch auf sich warten zu lassen. Am 14.3.2018 um 21:34 Uhr beträgt die Netzzeitabwertung bereits bei -380,6 Sekunden (siehe Abbildung).

Österreichs E-Control-Vorstand Andreas Eigenbauer alarmiert die an sich recht harmlose Frequenzstörung aus anderen Gründen: Er sieht sie als “Indikator, wie knapp man an die Grenzen herangeht”. Manche Staaten würden offenbar hart an den Grenzen fahren.  Quelle: Der Standard

Obwohl eine Entspannung bereits einige Male angekündigt wurde, steigt die Abweichung immer weiter. Der Wert stellt zwar noch lange keine Gefahr dar, er zeigt jedoch, wie dicht wir uns an der Grenze der Leistungsfähigkeit unseres Netzes bewegen.

 

Update 2.4.2018

Netzzeitabweichung wieder im normalen Bereich

Mittlerweile ist die Netzzeitabweichung auf unter -30 Sekunden zurück gegangen.
Der schweizer Fernsehsender SWR hat ein Interview mit swissgrid zur Netzzeitabweichung geführt, welches die Problematik schön erklärt.

Quelle: www.netzfrequenzmessung.de

02.04.2018