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Ingenieur, EMobilität seit 1985
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Der Artikel ist gut geschrieben. Trotzdem ist die Sache mit der Schwungmasse etwas überdramatisiert. Es geht nämlich um die gespeicherte Energie in den Schwungmassen, und diese lässt sich ohne weiteres auch nachbilden. So hat ein grosse Batterie in Australien geholfen, die Zahl der Netzausfälle dramatisch zu verringern. Nach anfänglicher Skepsis sind nun weitere und noch grössere Batterien geplant.

Aber auch jeder Verbraucher wirkt als Schwungmasse, die geregelt werden kann. So machen wir es schon lange mit den Elektroboilern, welche früher in der Nacht zugeschaltet wurden. In Zukunft werden wir das auch mit den Wärmepumpen und weiteren Verbrauchern machen.

Es kommen neue Speicher dazu, die Hausbatterien und die Elektroautos. Wenn diese im Verbund geregelt werden, entsteht ein riesiges virtuelles Kraftwerk. Das dies zu träge ist, kann nicht die Antwort sein, denn alle sehen sofort, wenn die Frequenz von den 50 Hz abweicht. Wenn also die Ladeleistung von Elektroautos hochgefahren wird, wenn die Frequenz über 50.1 Hz steigt und reduziert, wenn sie unter 49.9 Hz fällt, hat dies einen massiv stabilisierenden Effekt. Sind mal die Hälfte aller Autos elektrisch und am Netz, könnte mit nur 20% deren Batteriekapazität etwa 20% des täglichen Strombedarfs der Schweiz gespeichert und somit geregelt werden. Das ist realistisch, denn für die durchschnittlich 40 täglichen Kilometer reicht eine Batterieladung für mindestens eine ganze Woche.

Solarwechselrichtiger und grosse Windanlagen sind übrigens schon seit Jahren per Gesetz mit der Frequenzregulierung ausgestattet. Die Leistung wird kontinuierlich herunter gefahren, je höher die Netzfrequenz steigt.

Eine Stabilisierung über Stunden, Tage oder sogar Wochen ist lösbar, solange genügend Speicher (nicht nur mechanische) mit genügend Leistung im Netz sind. Die Saisonspeicherung ist jedoch damit nicht gelöst. Da haben wir in der Schweiz mit unseren Pumpspeicherwerken einen riesigen Vorteil. Das wird für flache Gebiete in Europa zur Herausforderung. Zum Glück aber weht der Wind im Winter stärker, wenn die Sonne weniger scheint.

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Ich finde die Anmerkungen von J. B. interessant, wenn ich auch meine Zweifel habe, dass dezentrale Batterien ein Netz schnell genug stabilisieren können. Nicht geklärt bei dieser technischen Lösung sind allerdings die finanziellen Fragen, d.h. zu welchem Tarif einem Speicherbetreiber der Strombezug bzw. -abgabe verrechnet wird. Das wird entscheidend sein. Ich bezweifle, ob die grossen Stromkonzerne wie BKW und Axpo hier in Zukunft eine faire Lösung finden. Ihr bisheriges Verhalten macht nicht unbedingt Mut.

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Ingenieur, EMobilität seit 1985
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Ich bin Ingenieur und beurteile diese Themen in Bezug auf die technische Machbarkeit. Ob man das dann politisch unterstützen will oder nicht, muss man anderswo diskutieren. Man sollte die beiden Aspekte aber nicht vermischen. Deshalb nochmals: Technisch ist es machbar und bietet sogar zahlreiche Chancen!

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Ich denke schon, dass die von J. B. erwähnte Möglichkeit mit Batterien funktioniert. Das Problem ist deren Grösse bzw. die Menge an benötigten Batterien.

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Ich denke, dass Sie die Problematik der Netzfrequenzsynchronisation nicht wirklich verstanden haben. Da geht es nicht um Tage, sondern um Sekunden!
Übrigens ist die Webseite von Swissgrid diesbezüglich eine wertvolle Quelle, oder auch jene der Europäischen Behörde. Der Artikel versucht ansatzweise auf die enorme Problematik hinzuweisen, für Nichtingenieure ist dies auch trotz der einfachen Erklärungen nur schwer verständlich, wie ich Ihrem Kommentar entnehme.

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Ingenieur, EMobilität seit 1985
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Herr R., ich bin Ingenieur. Googlen Sie mal nach meinem Namen.
Wir bauen sogar selber solche Geräte, die innerhalb Sekundenbruchteilen reagieren können, wenn es sein muss. Eine Schwungmasse ist nichts anderes als ein Speicher mit viel Leistung, da diese kurzzeitig stark überlastet werden dürfen. Früher, ohne moderne Wechselrichtiger, waren die Schwungmassen die einzig sinnvolle Lösung und auch sehr robust und selbstregulierend. Doch kann man mit einem Energiespeicher beliebiger Art und einem leistungsfähigen Wechselrichtiger jederzeit so eine Schwungmasse nachbilden. Im Gegensatz zur Schwungmasse, wo die Energie begrenzt ist, kann mit einem externen Speicher eine viel grössere Dynamik für eine deutlich längere Zeit aufrecht erhalten werden. Die Batteriespeicher in Australien halten die volle Leistung bis zu einer Stunde durch! Da können Schwungmassen nicht mithalten.

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Webentwickler
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Spannender Kommentar 👍
Ich sehe in der Zukunft auch vermehrt Quartierstrom Modelle, wie das jene der ETH am Walensee. Dort wurde ein ganzes Wohngebiet in eine eigenes Stromnetz eingeteilt. Viele Häuse (oder sogar alle?) haben eine Solaranlage mit Batteriespeicher und so balanciert sich zu einem Teil dieses kleine Netz schon selbst, wenn nämlich der Nachbar weniger Strom braucht, wird dieser automatisch an den nächsten Nachbarn verkauft welcher im Moment gerade sein Brot bäckt und das Auto lädt.
Erst wenn der Stromverbrauch in diesem kleinen Netz zu gross oder zu klein wird, wird der Strom eingespiesen oder bezogen.
Zudem könnten die Netzbetreiber die von dir angesprochenen Batteriespeicher mit Wasserstoffproduktionen und entsprechenden Verbrauchern kombinieren.
Wenn man weiss, dass die nächsten Tage sehr schönes Wetter mit Wind auftreten wird, kann der Strom nicht nur gespeichert sondern mit dem Überschuss direkt auch Wasserstoff produziert werden. Was zwar ineffizient ist aber wohl in der Zukunft ebenfalls zum Energiemix für LKW, Flugzeuge und Schiffe gehören wird.
Wie schnell die Wasserstoff -> Stromproduktion passieren kann (in Sekunden) um auf Frequenzänderungen zu reagieren, weiss ich jetzt aber nicht.

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Ingenieur, EMobilität seit 1985
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Wasserstoff-Anlagen können nicht innert Sekunden geregelt werden, daher verwendet man Batterien zum puffern, so auch in Wasserstoff-Fahrzeugen.
Die Wasserstoffanwendungen haben jedoch noch ein ökonomisches Problem. Sie sind relativ teuer und wenn sie nur dann in Betrieb sind, wenn es Überschüsse gibt, ist das ziemlich unwirtschaftlich. Bis wir im Netz genügend Überschüsse aus Erneuerbaren haben, wird es noch viele Jahre dauern.
Trotzdem machen Modellanlagen wie in Walenstadt natürlich Sinn, damit man lernen kann.

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Danke an J. B. an die entscheidenden Ergänzungen.
Ein spannender Vergleich, dass auch die „alten“ Technologien ihre Tücken haben sind alle unsere Elektroboiler und in Frankreich die vielen Elektroheizungen. Diese wurden mit dem massiven Zubau von Atomkraftwerken gefördert, da diese eine so hohe thermische Trägheit aufweisen, dass in der Nacht, wenn der Stromverbrauch tiefer ist, zusätzliche Verbraucher notwendig waren um die Energie zu verbrauchen. Wohlverstanden sehr inneffizient!

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Entscheidend in Ihrem Beitrag ist der letzte Absatz: „ ...solange genügend ...“ Genau dort liegt das Problem. Heute ist diese Bedingung nicht gegeben, und die Situation der Schweiz isoliert zu betrachten ist ohnehin falsch, aber üblich.

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Danke, Josef, für die wichtigen Ergänzungen.

Wäre schön, wenn die Republik zum Thema Netzstabilität nicht nur mit einem Fachmann, der scheints in den 80ern stehen geblieben ist, redet, sondern ich mit jemandem, der sich auch mit heutigen Möglichkeiten auskennt. Der klingt so als wolle er einfach möglichst wieder AKWs einführen...

Ich habe vor allem immer auf den Hinweis auf die australische Batterie (oder die Batterie in Maienfeld - da gibts auch so eine Anlage, einfach deutlich kleiner) gewartet. Er kam nicht. Das hat mich ziemlich irritiert. Die Batterie in Australien war in kürzester Zeit gebaut und so ziemlich vom ersten Tag an rentabel. Seit sie da ist, sind die Probleme Geschichte. Die Batterie in Maienfeld (dazu jemanden vom dortigen EW fragen) ist übrigens auch rentabel, weil man einen dreifachen Ansatz verfolgt, den das lokale EW sicher gerne mal erklärt.

Die Steuerung von E-Auto-Ladevorgängen (Wieso muss das gleich bidirektional sein, Josef? Das kostet doch nur einen Haufen Geld...) ist zudem ebenfalls ein interessanter Regelfaktor. Musk hat, wenn ich mich richtig erinnere, Tesla mittlerweile als Elektrizitätsversorger registriert in der EU. Aus Gründen: Wenn man das Laden von Hunderttausenden Elektroautos zentral fein steuern kann (und das kann man innert weniger Sekunden, denn die hängen alle am Internet), haben wir eine virtuelle Grossbatterie, die fast unbegrenzt Regelenergie liefert, die dezentral ist, und sämtliche vorsorglich betriebenen Schwungmassen locker in den Schatten stellt... Das quasi gratis. Warum fehlt Das im Artikel?

So sehen moderne Lösungen aus. "Mehr Schwungmasse" bitte gerne, aber in Form von Windrädern. (Das kam auch nicht vor.)

@Republik: Go for it. Jetzt noch eine aktuelle Perspektive, bitte, und nicht nur die Perspektive der 80er Jahre. Sorry für den Rant.

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Ingenieur, EMobilität seit 1985
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Danke Simon, das kann ich nur unterschreiben. Und Du bist der lebende Beweis, dass man nicht Ingenieur sein muss, um das zu kapieren.

Beim Rastplatz Glarnerland gibt es auch so eine Batterie. Solche Batterien werden in den nächsten Jahren wie Pilze aus dem Boden schiessen - wie alles, was rentiert :-)

Warum gleich bidirektional laden? Richtig, das muss nicht sein. Wir müssen auf keine Technologie warten. Alles schon da und da wir schon vor 20 Jahren an den Normen mitgearbeitet haben, funktioniert das heute. Wir laden unsere Elektroautos jedenfalls vorwiegen angebotsgesteuert, also direkt mit PV vom Dach, vollautomatisch.
Auch die WP läuft in erster Priorität angebotsgesteuert.

Ich finde, bevor man sich eine Batterie in den Keller stellt, sollte man erst mal diese Funktionen implementieren. Und dann sollte man sich das mit der Batterie im Keller zweimal überlegen. Für den Preis bekommt man schon fast ein Elektroauto.

Es geht doch auch gar nicht darum, dass jedes Haus energieautonom wird, sondern dass die Energiebilanz im europäischen Netz stimmt. Mit den richtigen Tarifen kann man das auch den einzelnen Nutzern schmackhaft machen. Dazu wird es auch neue Geschäftsmodelle geben.

Und eben: alles politische und nicht technische Hürden.

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Danke für Ihre detaillierten Ausführungen. Die Frequenzregulierung die Sie ansprechen wird, wie im Artikel unter dem Punkt der schnellen Leistungsanpassung diskutiert, an einigen Orten bereits angewandt. Doch, wie in der Folge beschrieben, ersetzt sie die Energie der Schwungmasse nicht ohne weiteres. Insbesondere auf dem Gebiet der Regelungstechnik bleiben Herausforderungen.

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Ingenieur, EMobilität seit 1985
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Wie erklären Sie sich dann Inselanlagen, die komplett ohne mechanische Trägheitsmassen auskommen?
Gewiss, bei der Regelungstechnik muss man sich intelligente Lösungen überlegen. Ich glaube aber nicht, dass dies nicht lösbar ist. Bisher gab es einfach kaum Notwendigkeit dazu.

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Ingenieur, EMobilität seit 1985
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Blindleistung geht auch in Solarparks

Stabilisierung durch Mikrohandel.

Vieles ist erst im Aufbau, doch die Technik und die Physik ist dabei die kleinste Hürde.

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Als Ing machen mir die hier vorhandenen Meinungen Angst. Kein Wunder schrammen wir immer öfters am Worst Case vorbei und es grenzt an ein Wunder, dass bisher noch kein Blackout mit alles vernichtender Auswirkung geschah.
Und wer denkt, dass das alles Panikmache sei, kann ja mit dieser Simulation versuchen den Geheimnissen auf die Spur zu kommen: https://www.next-kraftwerke.com/vir…n/?lang=de

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Ingenieur, EMobilität seit 1985
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Die Netze werden heute vorwiegend ökonomisch optimiert und nicht technisch bzw. energetisch. DASS ist das Problem und nicht die Physik.
Selbstverständlich werden sich ein paar Sachen ändern müssen. So auch beim Verbraucher, der zum Beispiel mit seiner Wärmepumpe oder mit dem Laden des Elektroautos etwas Flexibilität zeigen muss. In Zukunft wird das auch monetär belohnt werden.

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Als ebenfalls Ing wundert mich eher ihr offensichtlicher Wunderglaube, als die Meinungen hier.
Ich hoffe sehr, dass die Leute der Verteilnetzbetreiber sachlicher agieren.
Wäre dieses System so empfindlich wie diese Simulation suggeriert, wäre es längst zusammengebrochen.
Es ist erstaunlich, dass die gleichen Leute, welche felsenfest überzeugt sind, dass ein Kernkraftwerk problemlos kontrolliert werden kann, bezweifeln, dass ein Verteilnetz automatisiert stabil gehalten werden kann.
Das ist doch nur eine Frage der Mittel und des Willens zur Zusammenarbeit.

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Es wäre schön, wenn es so einfach wäre. Und wenn Sie da die ultimative Lösung haben, wären die Netzbetreiber sicher sehr an Ihnen interessiert.
Die Simulation ist stark vereinfacht, die Realität ist weit komplexer! Und es ist tatsächlich schwierig die Frequenz stabil zu halten. Dies geschieht u.a. auch durch Prognosen, aber letztlich ist erfolgt die Regelung immer der Situation nacheilend. Anders ist keine Regelung möglich.
Als Hinweis: Hier finden Sie die aktuelle Netzfrequenz, im 1 Minuten Takt aktualisiert. Frequenz unter 50.00 Hz bedeutet: Es wird mehr Strom verbraucht wie erzeugt wird. Bei einer Frequenz über 50.00 Hz ist es genau umgekehrt, es wird mehr Strom erzeugt, als aktuell verbraucht wird.

https://www.swissgrid.ch/de/home/op…l#frequenz

Und hier finden Sie eine Übersicht über das Netz als interaktive Karte, sie zeigt allenfalls wie komplex das Netzwerk ist und wieso niemand eine Insel ist.
https://www.entsoe.eu/data/map/

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Der Artikel ist nicht grundsätzlich falsch, zeigt jedoch die wiederkehrenden Probleme in der Diskussion um Netzstabilität. Es wird nicht unterschieden zwischen technischen und ökonomischen Problemen. Die kurzfristige (und mittelfristige) Netzstabilität zu garantieren - um diese geht es im Artikel - ist technisch heutzutage machbar, mögliche Lösungsansätze werden am Ende erwähnt. Das Problem ist jedoch, dass es bitte gratis zu geschehen hat.
Kraftwerke mit Turbinen sorgen ohne es zu wollen für kurzfristige Netzstabilität, sie wurde also bisher vom Kraftwerksbetreiber gratis zur Verfügung gestellt. Das Problem durch den Wegfall von turbinenerzeugter Energie ist jedoch, dass der Kraftwerksbetreiber eigentlich gar kein grosses intrinsisches Interesse an einem stabilen Netz hat. Im Gegenteil, eine reelle Gefahr eines Blackouts treibt den Strompreis in die Höhe (siehe dazu die kalifornische Elektrizitätskrisekrise 2000/2001 https://en.wikipedia.org/wiki/2000%…ity_crisis ). Das heisst, jemand anders muss die Aufgabe übernehmen, aber niemand möchte die Kosten wirklich tragen.
Als Beweis für die (technische) Instabilität werden die zunehmenden Eingriffe von Swissgrid aufgeführt (diese kommen jedoch erst mittelfristig zum tragen). Dass diese Eingriffe - man könnte sie auch Befehle nennen - jeweils erfolgreich waren, es nicht zu Blackouts kam, zeigt, dass es keine technischen Probleme waren, sondern dass Kraftwerke aus welchen Gründen auch immer Produktionskapazität, welche nachgefragt war, zurückgehalten haben. Dass sie dabei einfach auf einen mangelbedingten besseren Strompreis am Markt gewartet haben, dürfte dabei der naheliegendste Grund sein.

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Danke für Ihren Input. Der Stromhandel ist tatsächlich ein wichtiger Grund für die zunehmenden Eingriffe (und wird an der betreffenden Stelle auch erwähnt), doch der technische Aspekt ist nicht vernachlässigbar und wird wohl zunehmen.

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Verständnisfrage: auch hier? Sind wir in der Schweiz dank unserem einmalig hohen Wasserkraftanteil nicht viel besser aufgestellt als die meisten Länder, was die Netzstabilität betrifft? Ich höre das Argument mit der Netzstabilität hierzulande vor allem aus derjenigen Ecke, die Fundamentalopposition gegen Wind und Sonne betreibt. Also z.B. behauptet, bei deren Zubau würde das CH-Netz schon heute instabil. Das ist offensichtlich Schwachsinn aus der untersten Schublade, weil D/I und andere weit höhere Anteile Wind und Sonne haben und bisher keine gröberen Probleme (lasse mich gerne korrigieren, wenn Sie es besser wissen). Dennoch pflegen solche Behauptungen auf viel Zustimmung zu stossen... Mehr Ingenieure braucht das Land! (Und weniger Ökonomen.)

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Toll geschriebener Beitrag, da fliegen dem interessierten Laien die Elektronen nur so um die Ohren. Bitte weiter so und mehr davon!

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Nicht nur der Artikel ist gut, sondern auch die bisherigen Kommentare.
Wir haben eine PV Solaranlage auf dem Dach, aber (aus Kostengründen) noch ohne Batterie. Es wäre eine gute Möglichkeit die Energiespitzen zu entkoppeln, wenn wir am Einspeisepunkt des EW zusätzlich noch eine Batterie hätten, dann würden wir von unserem selbst erzeugten Strom die Batterie laden und das EW müsste nur mit einem ziemlich konstanten Strom die Batterie nachladen, somit könnten die positiven (Einspeisung) oder negativen (Verbraucher) Lastspitzen immer nur aus der Batterie erfolgen. Wenn die Batterie immer ca. 20-80% geladen wäre, könnte das EW die Batterie bei Netz-Überlast nachladen (anstatt die Energie zu verheizen) und die PV Anlage würde keine Lastspitzen im Netz generieren.

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Ich möchte mich Ihnen anschliessen: die Kommentare bieten (nicht nur bei diesem Text) wertvolle Ergänzungen. Danke dafür.

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Ist Vehicle to Grid dafür eine praktikable Lösung?

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Ja, haben sie die kaufmaennische Rechnung auch schon gemacht ? Kosten der Batterie, Lebensdauer, Amortisation, Kosten pro kWh, Return on Investment ? Ohne ihnen jetzt die Batterie ausreden zu wollen.

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Gute Frage, auch ohne gross zu rechnen: das wird sich nicht rentieren.
Aber wenn ich mal eine Überschlagsrechnung mache (ohne Anspruch auf Exaktheit)
Eine Batterie mit allem drum und dran kostet > 10'000 CHF, ich erzeuge 5MWh im Jahr und wenn ich im allerbesten Fall 50% mehr eigene Energie beziehe, dann sind das 2500kWh/ Jahr á 0.2CHF = 500 CHF d.h. ROI = 20 Jahre, so lange hält keine Batterie.
Bei der Solaranlage habe ich mal einen ROI von ca 25 Jahren errechnet.
Das reisst auch niemanden vom Hocker.
Aber ich bin Ingenieur und kein Investor (überhaupt nicht despektierlich gemeint, aber ich bin halt an der Technik interessiert und muss kein Geld damit verdienen) und wenn man ein Auto für 100'000 CHF kauft statt eines für 10k sagen auch alle "chic chic" und keiner fragt nach ROI.
Ist also mehr eine Frage der Präferenzen ...
Und auf dem Sparbuch verdiene ich ja leider auch nix.
Spannender für mich ist die Solaranlage allemal.
Und wie in anderen Kommentaren geschrieben: wenn das E-Auto als Batterie verwendet werden kann, könnte es interessanter werden

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Keine selektive Wahrnehmung
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...eben darum muss endlich diese anti-AKW Religion abgelegt werden...

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Paranoiker?
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Gute Idee. Und darum hatten wir innerhalb von gut 30 Jahren gleich zwei Störfälle des INES-Stufe 7. Obwohl so was eigentlich auf Grund der Risikoabschätzungen nur 1x pro 100k Jahren passieren sollte....

Mal abgesehen von den enormen Kosten und Risiken beim Rückbau und der Lagerung der Abfälle ist die Kernenergie DIE Lösung. Wir Techniker überschätzen uns regelmässig massiv.

Lieber Herr Kubli

Wir müssen unsere selbst geschaffenen Probleme und die Abhängigkeit schon ein wenig kreativer lösen. Und wenn schon Kernenergie, dann Kernfusion. Aber davon sind wir noch weit entfernt.

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Danke! Sonne und Wind als Alternative? Ja gerne, sofort, noch lieber. Aber solange Kohle/Gas laufen und AKWs abgeschaltet werden, nehmen wir aktiv viele unnötige Todesfälle in Kauf, die den "worst case" moderner AKWs massiv übersteigen. Das ist nicht hypothetisch, hier für Deutschland nach 2011: "We find that the lost nuclear electricity production due to the phase-out was replaced primarily by coal-fired production and net electricity imports. The social cost of this shift from nuclear to coal is approximately 12 billion dollars per year. Over 70% of this cost comes from the increased mortality risk associated with exposure to the local air pollution emitted when burning fossil fuels. (...) Put another way, the phase-out resulted in more than 1,100 additional deaths per year from increased concentrations of SO2, NOx, and PM."

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Simon Bieri
Stromhandel
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So wird der Teufel mit dem Belzebub ausgetrieben. Deutschland tut sich mit dem Kohleausstieg extrem schwer und zahlt sich dumm und dämlich, um die ca. 20'000 Arbeitsplätze in der Kohleindustrie sanft verschwinden zu lassen.

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Software-Entwickler
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Vielen Dank für diesen sehr interessanten und informativen Beitrag.

Um den Kommentar von Urs Fürer noch zu ergänzen: nicht nur die Tesla-Autos können das Stromnetz stabilisieren. Tesla baut die grössten Akku-Fabriken der Welt. Wenn ich mich richtig erinnere, sollen die auch dazu genutzt werden, um das Stromnetz zu dezentralisieren und zu stabilisieren. Im Artikel wird es kurz angeschnitten:

Da [Windturbinen und Solarpanels] nicht mechanisch ans Netz gebunden sind, können sie ihre Leistung bei Bedarf sehr rasch herab- oder hinauffahren (sofern sie an einen Energiespeicher, wie etwa eine Batterie, angehängt sind).

Hat ein Grossteil der Haushalte Solarpanels auf dem Dach und einen anständigen Energie-Puffer (Akku), kann durch geschickte Steuerung ein sehr stabiles Netz erreicht werden. Zumindest stelle ich mir das so vor, ich kenne mich zu wenig aus.

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Ingenieur, EMobilität seit 1985
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Batterien in Häusern haben in der Regel eine Kapazität von etwa 10 bis 20 kWh. Wenn vor dem Haus zwei Teslas stehen, haben die zusammen das 10-fache. Es macht deshalb wenig Sinn, eine Batterie in den Keller zu stellen. Vor allem reicht diese nie und nimmer, um das Auto zu laden. Es muss umgekehrt sein. Die Autobatterien müssen in beiden Richtungen betrieben werden können. Das ist technisch auch kein Problem mehr, weil Autobatterien sowieso für eine Million Kilometer ausgelegt sind.
Die eigentlich Hürde ist auch hier wieder ökonomisch/politischer Natur. Man muss nämlich für die Netznutzung sehr viel bezahlen, wenn man den vom eigenen Hausdach erzeugten Strom am ein paar Kilometer entfernten Arbeitsplatz ins eigene Auto einspeisen will.
Die Alternative wären anständige Einspeisepreise. Meinetwegen auch nur im Winterhalbjahr, so dass sich eine grosszügig ausgelegte PV-Anlage rechnet, die auf Winterproduktion optimiert ist.

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Richtig! Ich bekomme für meinen überschüssigen Strom vom Dach 6 Rappen. Meine Nachbarn, die ihn brauchen, bezahlen dem EW 20 Rappen. Das EW bezahlt den Transportzuschlag im Hochspannungsnetz sicher nur für den Strom, den es von aussen einkauft. Die Kosten der lokalen Verteilung sind vielleicht ein Drittel der 14 Rappen Differenz. Jemand klaut hier, berechtigt vom gültigen Gesetz, wie man mir sagt.

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Ich schätze diesen Artikel sehr. Energie ist eines der wichtigen gesellschaftlichen Themen. In diesem Bereich schlecht ausgebildet, bin ich auf Übersetzungs- und Übermittlungsleistung angewiesen. Macht Freude, so zu lernen.

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Das freut mich, danke!

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Ing.
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Zu den Eingriffen von Swissgrid. Die werden etwas ueberhoeht dargestellt. 300 Mal pro Jahr. Irgend jemand muss das Netz ja steuern. Ich bin eigentlich davon ausgegangen, dass da kontinuierlich eingegriffen wird. Nun ein grosser Teil ist Selbststeuerung. Wenn die Frequenz ans untere Ende wandert werden Verbraucher abgeschaltet. Zb Waermepumpen. Resp Turbinen zugeschaltet. Wenn die Frequenz gegen das obere Limit geht, werden schnell steuerbaren Quellen, wie Solareinspeiser abgeschalten. Der Strommarkt, resp was so tut als waere er einer ist eine Boerse, da werden in Viertelstundensegmenten die vorhergesagten Leistungen versteigert. Wer darf wieviel liefern. Da war es vor einigen Jahren in Deutschland so, dass sich die Versorger absprachen wer welches Werk fuer "Wartungszwecke" vom Netz nehmen darf, um ein Ueberangebot zu vermeiden. Dann waere der Preis naemlich gefallen.
Jetzt wird hier eine Stromknappheit herbeigeredet um Zuschuesse, Subventionen, Zugestaendnisse rauszudruecken. Unsere EW bezahlen Solareinspeisern 4Rp, wegen einem "Ueberangebot" waehrend der Konsument wegen grosser Nachfrage den Hochtarif von 24Rp bezahlt. Interessenten fuer ein Solardach wird dringend empfohlen nur den jetzigen Bedarf zu bestuecken, nicht bedenkend, dass man in 5-10 Jahren elektrisch faehrt.
Unbedingt am Thema dran bleiben.

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Henry Lüthi
Vorstand VESE / Solarstromproduzent
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In Nigeria funktionieren Mini-Grids mit 100% Solarstrom stabiler als das nationale Netz mit den ach so stabilen rotierenden Massen. Die „don’t change a running system“ Mentalität ist verständlich; aber jetzt wäre ein Artikel über den Zubau von unzähligen Solar-Minigrids in Afrika und Asien eine gute Anschluss-Geschichte.

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Microgrids zeigen nicht nur beim Strom, sondern ganz generell, also auch für ökonomische Aspekte in die Zukunft. Dezentralisierung !

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"Physiker"
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Wertoller Beitrag, wenn auch etwas aus der Sicht der "rotierenden Massen", die übrigens oft asynchron laufen entgegen der Suggestion beim Abschnitt zum Kraftwerk Augst. Die Frequenz von 50 Hz variert nur Bruchteile von Herz, eine synchrone Variation dürfte nicht hörbar sein. Eine zweite, gröbere, Regelgrösse ist die Spannung im lokalen Teilnetz, diese muss auch ungefähr stimmen.

Als langjähriger Betreiber von Mikrokraftwerken (netzgekoppelte Solaranlagen) bin ich überzeugt, dass diese das Netz nicht unstabliler sondern stabiler machen. Die Wechselrichter müssen per Gesetz enge Toleranzen bezüglich Frequenz und Spannung einhalten und ausserhalb davon sofort abschalten. Ist das ganze Netz überlastet, sinkt die Frequenz leicht unter 50 Hz und der Wechselrichter trennt die Solarzellen innert Millisekunden vom Netz. Ist nur das lokale Netz überlastet, sinkt die Spannung unter 230 bzw. 400 V und der Wechselrichter schaltet ebenso aus. Diese Technik könnte auch in jeden grösseren Verbraucher eingebaut werden. Es wird im privaten Bereich heute noch kaum gemacht, weil sich die Mehrkosten noch nicht rechnen. Ein gleitender Strompreis als weitere Regelgrösse würde dies ändern.

Damit sekundiere ich J. B.: das Blackout-Problem hat mehrere politische und technische Komponenten auf verschiedenen Ebenen und in unterschiedlichen zeitlichen und räumlichen Massstäben. Ein schlimmer Blackout muss statistisch auch bei uns mal passieren, und passiert in manchen Ländern täglich, wodurch z.B. Leuten an lebenswichtigenen Geräten in Spitälern ihr Leben verlieren. Wie oft das passiert hat meiner Meinung nach überhaupt nichts mit dem Anteil von alternativer Energie im Netz zu tun.

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"Physiker"
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Ich sehe gerade, dass ich mit den sich bei überlastetem Netz sich ausschaltenden Wechselrichtern ein schlechtes Beispiel gewählt habe. Aber es funktioniert auch umgekehrt: ist zB. wegen einer sonnige Mittagspitze "zu viel" Strom in Netz, schalten die Wechselrichter ebenso ab. Da sie eigentlich kleine Computer sind, wäre es möglich, intelligentere Leistungsregelungen einzubauen. Ein solches Projekt war das GridSense System, von dem hier ein erfolgreiches Pilotprojekt bei 38 Häusern beschreiben wird: https://www.solothurnerzeitung.ch/s…ld.1468972

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Ingenieur, EMobilität seit 1985
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Lieber T. S., Wechselrichter dürfen schon seit Jahren nicht einfach abschalten, sondern müssen kontinuierlich runtergefahren werden, je weiter sich das Netz von 50 Hz entfernt, zum Beispiel bei einem Überangebot. Tausende Anlagen mussten sogar um- und nachgerüstet werden, um diese Anforderung zu erfüllen. Seither wirken Solar- und Windparks sehr stark stabilisierend.
Neuere Anlagen müssen über einen Leistungsgradienten zwischen 50,2 und 51,5 Hz verfügen.

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Im Forum gibt es viele (einige) Beiträge die Bedenken äussern. Dass viele rotierende Massen eine gewisse Grundstabilität im Sekundenbereich liefern stimmt und war früher nicht anders machbar. Mit Speichern im Netz z.B mit Wasserkraftwerken oder Batterien können ebenso kurzfristig Leistung bereit gestellt werden oder im Falle von Überproduktion Leistung absorbiert werden. Herr B. hat also völlig recht was er weiter unten ausführt.
Ich möchte noch ein anderer Aspekt in die Diskussion einbringen. Im Stromnetz muss ja die Produktion und der Verbrauch stets im Gleichgewicht sein. In der „alten Welt“ hat sich die Stromerzeugung der Lastsituation angepasst. In der „neuen Welt“ wird die Regelung nicht nur die Stromerzeuger berücksichtigen sondern auch die Verbraucher. Mit dem Ausbau des Smartgrids haben die Stromversorger immer mehr Möglichkeiten unkritische Lasten wie z.B Wärmepumpen, Kühlhäuser das Laden von Elektroautos usw. kurzfristig runter zu fahren oder in Überproduktionssituationen hochzufahren. Somit erweitern sich die Möglichkeiten zur Netzregelung enorm. Ich bin da sehr sehr sehr optimistisch dass die grössere Durchdringung mit erneuerbarer Energie kein ernsthaftes technisches Problem für die Netzstabilität darstellt. Man muss nur wollen, womit wir bei der Politik angelangt sind.

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Wie soll das gehen? Wohnungen bzw. Verbraucher sind heute in der Schweiz mit Smartmetern angeschlossen. Das EW kann aktuell nur eine Liegenschaft vom Netz trennen oder wieder anschliessen. Ich denke nicht, dass Sie es prickelnd finden, wenn bei Ihnen dann für 10-15Min plötzlich alles dunkel ist!
Früher waren Elektroboiler und auch E-Heizungen via Rundsteuerempfänger vom EW aus schaltbar, Licht und auch Kochen konnte man trotzdem.
Die Technik um nur bestimmte Geräte zu bestimmten fernbestimmten Zeiten zuzulassen ist schlicht nicht vorhanden bzw. nicht mehr vorhanden! Dazu reicht kein Smartmeter! Diese Technik muss in den Verbrauchern (Boiler, Kochherd, TV etc.) eingebaut sein!

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Es gibt Waermepumpen die kann man zu Spitzenzeiten abschalten.

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Wieso "waren" in Bezug auf Rundsteuerung? Soviel ich weiss gibt es Rundsteuersignale in viele Schweizer Netzen seit Jahrzehnten um zeitlich flexible Niedertarif-Verbraucher nach Bedarf zu schalten (z.B. Boiler, Heizungen, Klimaanlagen, Wärmepumpen, E-mobil Ladegeräte etc.). Dies ist der altmodischer Zweihänder der Laststeuerung und nicht so trendig wie "AI Smart Grids" aber erfüllt vermutlich einen guten Teil des möglichen Potentials.

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In der Schweiz sind noch lange nicht alle Haushalte durch Smart Meter ausgerüstet. Gesetzlich wird das bis ende 2027 gefordert. Smart Meter ist nur ein Teil des Smart Grids. Bei einem gut designten Lastmanagement sitzt man nicht plötzlich im Dunkel wie sie suggerieren, sondern es werden weniger kritische Lasten zurückgefahren oder abgeschaltet.

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Ing.
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· editiert

Die Smartmeter sind erst mal wichtig um den Bedarf zeit- und ortsaufgeloest statistisch zu erfassen. Erst dann werden gezielte Massnahmen moeglich.

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Urs Fürer
Grafiker, Biker, Elektromobilist, …
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· editiert

Ich habe in diesem interessanten Beitrag vermisst, dass das zukünftige Potential von Vehicle-to-grid überhaupt nicht angesprochen wurde. Mein Tesla hat eine 75kWh Batterie mit der ich gegen eine Woche meinen Haushalt mit Strom versorgen könnte, wenn das Auto dies zulassen würde. Bis jetzt ist das meines Wissens nur mit einem Nissan Leaf möglich. Ich erwarte vom Gesetzgeber, dass dieser der Autoindustrie diesbezügliche Vorgaben macht, damit Vehicle-to-grid mit jedem Elektroauto möglich wird – die Hersteller werden das primär aus Garantiegründen nicht von selbst angehen. Mit der Zunahme der Elektromobilität entstehen gewaltige Speicher! Der in einem Kommentar erwähnte Batterie-Park von Tesla in Südaustralien scheint sowohl technisch wie ökonomisch ein grosser Erfolg zu sein. https://energyload.eu/stromspeicher…ustralien/

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"Physiker"
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Sie haben sicher Recht, aber es zeigt auch wie wahnsinnig übergrosse Batterien die meisten heutigen Elektroautos haben. Dies teilweise wegen der Angst vieler Autofahrer, mit leeren Batterien stecken zu bleiben. Und weil sie sie nicht im Voraus planen wollen, wie viele Kilometer sie fahren. Aus diesem Grund dürfte das Auto als Netzspeicher nicht funktionieren, wenn nicht durch sehr grosse finanzielle Anreize versehen. Zu gross die Angst der meisten, mit nicht voller Batterie losfahren zu müssen.

Wer hingegen ein leichtes Elektroauto mit einer vernünftig kleinen Reichweite fährt und geübter in der Reichweitenplanung ist, hat auch weniger Reserve, um sie für die Netzstabilität zu verwenden.

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Urs Fürer
Grafiker, Biker, Elektromobilist, …
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· editiert

Eine kleine Rechnung: PW-Bestand Schweiz 4'650'000. Aktuell sind davon erst 0.932% oder 43'396 Elektroautos (allein 2020 wurden 19'504 neu zugelassen, 2021 werden es sicher gegen 30'000 sein). Und nehmen wir an, jedes Elektroauto würde nur 10 kW als Vehicle-to-grid Puffer zur Verfügung stellen, dann sind das 433'960 kW oder 434 MW. Das ist mehr als ein Drittel der Leistung von 1220 MW des AKW Leibstadt, des grössten Schweizer Kernkraftwerks. https://www.bfs.admin.ch/bfs/de/hom…sgrad.html

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Das liesse sich doch bestimmt durch ökonomische Anreize steuern. Wer mit seiner (selbst finanzierten) Autobatterie hilft, das öffentliche Stromnetz zu stabilisieren, muss einfach einen finanziellen Vorteil bekommen gegenüber denen, die aus „Reichweitenangst“ ihr Auto immer 100% geladen haben wollen.
Abgesehen davon, ist die „Reichweitenangst“ sowieso v.a. bei Leuten verbreitet, die erst über den Umstieg auf ein Elektroauto nachdenken, als bei denen, die schon eins haben.

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Die Frage hierbei ist, wie lange dauert es einen solchen Akku komplett aufzuladen und ab welchem Prozentsatz würde der Konsument keine Angst mehr davor haben mit nicht komplett voller Autobaterie loszufahren. Ich könnte mir vorstellen, wenn eine theoretische Akkuladung von sagen wir mal 80% wenn man das Haus verlässt gegeben wäre, wären die meisten bereit dies zu tun. Und je mehr dies machen würden umso grösser wäre die verfügbare Gesamtleistung.

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Genau dieser Meinung bin ich auch. Die meisten Leute wollen lieber einen jede zeit möglichst vollen Akku um für alle Eventualitäten gerüstet zu sein. Dies und die Reichweite sind die häufigsten Bedenken, die ich in Diskussionen bezüglich E-Mobilität zu hören kriege.

Es ist anzufügen, dass Akkus, die im Haus betrieben werden, andere Technologien anwenden (können). Da liegt das Augenmerk mehr auf dem Preis und auch immer mehr auf der Möglichkeit, die Verwertbarkeit zu erhöhen. Im Gegensatz zu diesem Ansatz gehts beim Auto mehr um das Gewicht bzw. Volumen, die Sicherheit sowie die Temperaturschwankungen, denen der Akku ausgesetzt ist.

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Vielen Dank für den ausgezeichneten und ausgewogenen Beitrag. Ein guter Baustein für eine politisch zielführende Diskussion. Die Netzstabilität ist volkswirtschaftlich sehr wertvoll und Voraussetzung für eine stabile Wirtschaft. Die Anpassung der Stromnetze über die nächsten Jahrzehnte ist eine Aufgabe, die systematisch angegangen werden muss. Dazu müssen ein paar wichtige Voraussetzungen erfüllt sein:

  • Eine Einbindung in das europäische Gefüge ist zwingend. Die Vorstellung, dass die jederzeitige Stromversorgung allein durch Stromproduktion im Inland sichergestellt werden kann ist falsch.

  • Die finanziellen Mittel für diesen Umbau gilt es jetzt schon durch Rückstellungen bereitzustellen. Dabei gilt es auch Alternativen/Ergänzungen zum heutigen System zu prüfen.

  • Die Netzbetreiber müssen komplett unabhängig von den Interessen der Produzenten agieren können.

  • Die Architektur der Netze sowie die Einbindung von (neuen) Speicherformen müssen vorangetrieben werden.

Die heutigen gesetzlichen Grundlagen erlauben einen solchen systematischen Umbau nur bedingt. Dies Reformen müssen rascher angegangen und umgesetzt werden.

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Simon Bieri
Stromhandel
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Danke für diesen spannenden Beitrag, der mir neue Perspektiven auf das Thema bietet. Politisch heikel scheint mir v.a. die Tatsache, dass die Schweiz (resp. Swissgrid bei der Netzstabiliät) aufgrund eines fehlenden Rahmenabkommens mit der EU zunehmend nicht mehr in die wegweisenden Entscheide der europäische Netzbetreiber eingebunden ist und dadurch Nachteile erfährt.
Die Netzstabilität ist ein volkswirtschaftlich hohes Gut und ist deshalb meiner Einschätzung nach primär technisch getrieben (und die Politik folgt dieser Logik). Hier habe ich das Urvertrauen in den technologischen Fortschritt. Bisher hat der auch stattgefunden, und warum soll das anders werden? Der europäische Umbau des Kraftwerksparks ist ein Generationenprojekt, das die Zeit gibt, sich an das neue System anzupassen.
Was wurde in den Nullerjahren von den grossen Netzbetreibern in Europa der Teufel an die Wand gemalt, weil da immer mehr MW (damals, heute GW!) im europäischen Verbundsnetz angeschlossen wurden! Diese Angstmacherei war/ist sehr interessenspolitisch getrieben und verunsichert(e) viele Leute.

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Leider wurde das Thema aber von den Netzbetreibern auch nicht ernst genommen, da man nicht auf erneuerbare Energien vertraute.
So mussten die bestehenden Solaranlagen in der Schweiz bereits in zwei Schritten einem Retrofit unterzogen werden, um die beschriebenen Regelungsmöglichkeit der Anlagen zu aktivieren. Bereit war diese Technologie aber schon über 10 Jahre (in Deutschland auch schon viel früher benutzt).
Vor 2014 wurden die Solaranlagen in der Schweiz bei Abweichungen der Frequenz gar gezwungen abzuschalten, alle gleichzeitig! Auch hier war die Technologie bereits viel weiter, aber die vielen Verteilnetzbetreiber in der Schweiz brauchten ihr Zeit die neue Energiequelle zu akzeptieren und verstehen und die Richtlinien entsprechend anzupassen.

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Der Artikel ist mir viel zu schwarzmalerisch. Die Schweizer Wasserkraft mit einer regelmässigen Produktion von 35-40 TWh/a ist als Basis vorhanden. Diese stellt eine mittlere Dauerleistung von rund 4'000 MW ins Netz. Auf diesem Sockel wird immer weniger schlecht regelbare Nuklearleistung und mehr und mehr erneuerbare stochastische Leistung aus Tausenden kleinen, mittleren und künftig grösseren Anlagen produziert und ins Netz gestellt. Der kurz- und mittelfristig regelbare Teil ist immer vorhanden. Smarte Regelung auf der Verbraucher-, Übertragungs- und Versorgerseite, zusammen mit dezentralen Batterien, löst das Problem optimal. Die koordinierte Bewirtschaftung der vorhandenen Saisonspeicher mit fast 10 TWh kann durch Eigentümer-übergreifende Bewirtschaftung zugunsten der Landesversorgung (und nicht der Exportgewinne) verbessert werden.
Wo ist das Problem?

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Das Thema nur schweizerisch zu beurteilen, ist falsch und wie C. Brunner genau weiss schönfärberisch. Europaweit ist der Anteil von Grundlast klar gesunken. Die Schweiz ist eng mit Europa verbunden. Die relativ bescheidene Grundlast der Schweiz kann europäische Instabilitäten bei weitem nicht kompensieren. Es ist zu hoffen, dass irgendwann auch tatsächlich umgesetzt werden kann, was heute noch reine Träumereien sind.

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Ingenieur, EMobilität seit 1985
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Herr Baumgartner, meinen Sie technisch oder politisch? Ich finde es wichtig, dies klar auseinander zu halten. Man soll politisch nicht sagen können, es würde technisch nicht funktionieren. Das ist ein erster wichtiger Schritt, um auch politisch voranzukommen.
In Australien hat man es auch nicht geglaubt, bis ein Lieferant eine Wette abgeschlossen hat und einfach mal eine Batterie hingestellt hat.
Sie haben schon recht, die Schweiz kann nicht ganz Europa ausregulieren. Aber Batterien kann man überall aufstellen.

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Klingt ja schön, hat aber keinerlei Bezug zur Realität. Hier ist in einfachen Worten die Problematik beschrieben: https://www.swissgrid.ch/de/home/op…uency.html
Was noch angeführt werden muss: Generatoren die angezrieben wwrden oder abgebremst werden (infolge Frequenzschwankungen) zerstören sich, daher muss man Kraftwerke im worst case vom Netz nehmen. Dies wiederum kann bewirken, dass es zu einem Black out kommt. Das Netz ist nichts statisches, sondern ein Schwingkreis mit enormer Komplexität.

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Ingenieur, EMobilität seit 1985
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Dass die Generatoren zerstört werden können hat damit zu tun, dass deren Leistung in solchen Fällen nicht geregelt werden kann. Der selbstregulierende Effekt der rotierenden Masse wird hier zum Verhängnis.
Daher trennt man heute die Generatoren/Motoren mittels Umrichter vom Netz, wie hier beim Grimsel mit einem 100 MW Umrichter.

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Paranoiker?
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Lieber Herr Brunner

Ich weiss jetzt nicht, welchen "Hut" Sie auf hatten, als Sie diesen Beitrag geschrieben haben. Ich nehme an, dass Sie wissen, was ich meine :-)

Die von Ihnen geschilderten Lösungen sind vorerst leider nur eine schöne Theorie und es ist noch ein langer Weg bis dort hin. In der Praxis sind unsere Versorger derzeit nicht in der Lage, die für von ihnen geschildertes Szenario so rasch wie benötigt aufzubauen.

Wir müssten unsere Bemühungen bei den erneuerbaren Energien ca. um den Faktor 10 erhöhen, wenn wir längerfristig nicht mehr von Importen abhängig sein wollen. Was dabei noch weiter hinterher hinkt, das ist die von Ihnen geschilderte dezentrale Speicherung und Verteilung.

Ob von der EU (namentlich Deutschland und Frankreich) ist langfristig in Bezug Hilfe bei der sich abzeichnenden Stommangellage zu erwarten ist? Auch wenn unsere Netze zusammenhängen und die Schweiz ein wichtiges Transitland ist. In der Not ist sich jeder selber der Nächste [1].

Allen Nicht-Technikern emfehle ich mal die "Nationale Risikoanalyse von Katastrophen und Notlagen" des Bundesamtes für Bevölkerungsschutz ("BABS") vom 03.11.2020 zu konsumieren [2] (Download der Zusammenfassung als PDF unten).

Zusammengefasst bewertet das BABS die Gefahr und die Schäden einer Strommangellage mit Blackout-Szenario für reeller (Häufigkeit) und mit grösserem Impact (Pesonenschäden und Finazielle Auswirkungen) höher als eine "Influenza-Pandemie" (Ähhhhh - da war doch was).
Und das bei einem recht moderaten Szenario (Sommer, 0.8-1.5 Mio. Betroffene, 2-4 Tage Ausfall).

[1] https://nzzas.nzz.ch/schweiz/offene…duced=true
[2] https://www.babs.admin.ch/de/aufgab…alyse.html

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Ich muss nach der Lektüre dieses Artikels doch noch einiges ergänzen oder richtigstellen. Erstens produziert ein Flusskraftwerk keineswegs eine konstante Leistung, die ist abhängig von der Menge Wasser, die der Fluss führt, bei Hochwasser wird also mehr produziert. Hinzu kommt, dass man mit zu hundert Prozent konstant arbeitenden Kraftwerken auch nicht auskommen könnte, da der Verbrauch je nach Tages- und Jahreszeit unterschiedlich ist. Fliesswasserkraftwerke produzieren im Sommer deutlich mehr als im Winter. Deshalb hat man in der Schweiz schon zu Zeiten als es nur Wasserkraftstrom gab riesige Stauseen gebaut, um die Produktion jederzeit dem Bedarf anzupassen. Als dann die Kernkraftwerke hinzukamen zeigte sich ein anderes Problem: Die sind teuer und rentieren nur, wenn sie 24 Stunden mit Nennleistung funktionieren. In der Nacht ist der Bedarf für Strom aber gering. Also musste man sich für die unflexiblen Kernkraftwerke etwas einfallen lassen: Einerseits hat man bei einigen Stauseen Pumpen eingebaut um überflüssigen Atomstrom speichern zu können. Andererseits hat man den Leuten Nachtspeicheröfen aufgeschwatzt, um den Bedarf in der Nacht künstlich hoch zu halten. Das Geschäft mit den Speichern war für die Schweiz vor der Energiewende sehr lukrativ, die Strompreise in der Mittagsspitze waren enorm. Die Solarenergie hat nun aber die Preisspitze über Mittag eliminiert und macht das Geschäft mit den Speichern schwieriger, der Bedarf ist zurückgegangen. Mit zunehmender unregelmässiger Windkraft im europäischen Netz wird das Speichergeschäft (wohlgemerkt unserer bereits bestehenden Anlagen) wieder grössere Gewinne bringen.

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Zu den angeblich unverzichtbaren rotierenden Maschinen ist zu sagen, dass man die Frequenz natürlich auch mit elektronischen Wechselrichtern stabil halten kann. Ein einfacher Wechselrichter folgt exakt der Netzfrequenz, kann diese also nicht stabilisieren. Solche einfachen Wechselrichter sind aber nur für sehr kleine Leistungen zugelassen. Bei grosser Leistung würden sie die Netzspannung in die höhe treiben ohne die Frequenz wie eine mechanische Maschine anzutreiben. Die Netzfrequenz würde also abfallen und die Spannung trotzdem zu hoch werden. Bessere Wechselrichter enthalten einen eigenen Oszillator, der über einen PLL-Regelkreis der Netzfrequenz nachgeführt wird und der eine Phasenverschiebung erlaubt, so dass mit der Leistung die Netzfrequenz angetrieben wird wie mit einem rotierenden Generator. Der PLL-Regelkreis sorgt dafür, dass der Wechselrichter mit einer gewissen Trägheit der Netzfrequenz folgt. Nach diesem Prinzip arbeiten die üblichen Wechselrichter für kleine bis mittlere Solaranlagen. Man kann das Spiel aber auch noch weiter treiben und die Phasenverschiebung der Abweichung von der Sollfrequenz folgen lassen, so dass sich automatisch eine Stabilisierung der Netzfrequenz ergibt. Baut man nun den Wechselrichter so, dass er mit einer Batterie gekoppelt ist und in beider Richtungen funktioniert, also die Batterie laden und entladen kann, so lässt sich eine künstliche Trägheit erzeugen, die weit über die der rotierenden Generatoren hinaus geht. Die Massenträgheit eines Generators kann wohl nur wenige Sekunden Netzschwankungen aufnehmen, eine grosse Batterie kann das über Minuten oder Stunden. In Australien hat man im 2017 eine grosse Batteriespeicheranlage (Hornsdale Power Reserve) in Betrieb genommen. Sie kann das Netz stabilisieren und reagiert in Sekundenbruchteilen auf Schwankungen, und dies wesentlich günstiger als die dort sonst üblichen Reservekraftwerke mit Erdgas. Auch Deutschland und die Schwiez haben schon zahlreiche solcher Batteriespeicher in Betrieb, man hört nur wenig davon weil sie nicht so spektakulär gross sind wie der in Australien. Auf Wikipedia findet man eine Liste dieser Batteriespeicher: https://de.wikipedia.org/wiki/Liste…raftwerken

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Danke für Ihre ausführlichen Kommentare. Die Wechselrichter die Sie beschreiben werden auch im Artikel diskutiert. Ob sie allerdings die Trägheit der Schwungmasse vollständig ersetzen können ist, wie im Text erwähnt, Gegenstand aktueller Forschung und damit nicht abschliessend beantwortet.

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Ist Artikeln mit Fragezeichen im Titel zu trauen?
Da in dieser Thematik tatsächlich noch viele Fragen offen sind, finde ich das Fragezeichen fast gerechtfertigt. Andererseits gibt es Lösungsansätze, der Titel wirkt im Vergleich zum Schluss des Textes doch zu reisserisch/panikmachend.
Ansonsten: hab super viel gelernt, Danke!

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Smartmeter sind eine fragile Lösung, denn sie sind angreif- und manipulierbar. Die Hacker werden immer potenter, da meine ich nicht in erster Linie private, sondern institutionelle oder staatliche „Cyberkrieger“.

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Paranoiker?
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Jein - ich nehme jetzt einfach mal an das Sie das Buch "Blackout" [1] von Marc Elsberg gelesen haben ;-).

Es gibt tatsächlich Länder wie Italien oder Dänemark, die - wie im Buch geschildert - sehr euphorisch und progressiv mit den wunderbaren Möglichkeiten von IoT ("Internet of Things") umgehen. Sprich flächendeckend "Breaker" einsetzen, um z.B. bei säumige Kunden nicht mehr physisch vorbei gehen zu müssen den Zähler plombieren zu müssen.

Das ist natürlich eine Gefahr und da das Europäische Stromnetz zusammenhängt ist das eine Gefahr auch für die Schweizer Versorgung.

Das Buch ist praktisch JEDEM in der Strombranche ein Begriff und hat - zum Glück - zum Denken angeregt und entsprechende Konzepte ausgearbeitet. Die Hersteller von Smart Meter Systemen haben darauf reagiert und die meisten Versorger (zumindest in der Schweiz) setzen KEINE "Breaker" ein.

Ab jetzt rede ich nur für die Schweizer Versorgung, die natürlich keine Insel ist.

Die Smart Meter (in der Schweiz müssen 80% der Elektrozähler bis Ende 2027 smart sein) hängen auch nicht irgendwie direkt am Internet und sie messen einfach nur alle 15 Minuten den Verbrauch und einige weitere Qualitätswerte.

Diese Informationen brauchen die Versorger, um das Netz fein granular steuern zu können. Um "Flexibilitäten" (Verbraucher, Erzeuger, Speicher) bei Bedarf zu- oder abzuschalten. Nur damit können die Versorger auf die sich verändernde Landschaft (dezentrale Produktion und Verbrauch, lokale Speicherung, E-Mobilität, ....) reagieren, ohne die bestehende Verteilinfrastuktur massiv umzubauen.

Gleichzeitig ist es gar nicht so einfach, das Stromnetz durch einen Angriff DIREKT auf die "Smart Meter" so aus dem Takt zu bringen, dass ein Blackout verursacht wird.

Aks Angreifer würde ich die grossen SCADA-Lösungen [2] der Verteilnetzbetreiber angreifen. Oder die neuen Systeme für oben genanntes Schalten der "Flexibilitäten". Dass sich dort ein "Glibsch" (sie basieren auf "AI", "Deep Learning", "Digtal Twins" - also Statistik, Mathematik und manchmal einfach auch nur auf raten) [3] einschleicht oder dass die - allesamt proprietären - Systeme schon lange korrumpiert sind oder grobe Fehler enthalten ist wahrscheinlicher.

Wen diese Themen interessieren, der sollte sich mal das Buch "Cyberwar – Die Gefahr aus dem Netz: Wer uns bedroht und wie wir uns wehren können" von CCC-Urgestein Constanze Kurz und Frank Rieger [4] reinziehen. Da ist u.a. beschrieben, wie die Systeme der Versorger aufgestellt sind.

Überhaupt ist die Mediathek des CCC [5] reich an wirklich fundierten und kritischen Vorträgen wie dieser hier "Wie man einen Blackout verursacht" [6].

Als grösstes Problem sehe ich jedoch die immer weiter schwindende "Digitale Souveränität" durch die Zentralisierung der Services bei grossen Playern im Ausland mittels proprietären Systemen. Wir kommen so richtig in grosse Abhängigkeiten.

Und dass gerade die grossen Player ihre Sicherheit nicht im Griff haben, das sollte spätestens der "Solarwind Hack" [7] zeigen (300 der Fortune 500 sind betroffen). Der sehr clever durchgeführte Hack (inkl. Verwischen der Spuren, Autoupdate, etc.) dürfte nur die Spitze des Eisbergs sein.

Und damit schliesst sich der Kreis wieder: Es ist nicht abwägig, dass von den grossen Systemlieferanten der Branche wie z.B. Microsoft oder Siemens seit Monaten oder Jahren korrumpierte Systeme ausgeliefert haben - ohne dies zu wissen.

Nein - die Smart Meter machen mir keine Angst.

[1] https://de.wikipedia.org/wiki/Black…_sp%C3%A4t
[2] https://de.wikipedia.org/wiki/Super…cquisition
[3] https://media.ccc.de/v/36c3-11006-d…rning_hype
[4] https://www.orellfuessli.ch/shop/ho…38887.html
[5] https://media.ccc.de/
[6] https://media.ccc.de/v/32c3-7323-wi…verursacht
[7] https://www.computerbild.de/artikel…15771.html

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Danke für den fundierten Kommentar. Ja, der CCC ist eine gute Quelle und wer ein wenig Bescheid weiss in der Softwareentwicklung, der weiss auch, dass es beinahe unmöglich ist propriätere Systeme zu überschauen. Alles wird aus Bibliotheken zusammengebaut, und diese Bibliotheken (egal wie diese nun entsptechend der Programmiersprache heissen mögen) sind wiederum aus kleiberen Bibliotheken bestehend. Ich könnte da jetzt ein Beispiel aufführen, aus Geheimhaltungsgründen darf ich jedoch nicht darüber reden. Nur soviel: Vertrauen ist definitv der falsche Ansatz

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(durch User zurückgezogen)
Ingenieur, EMobilität seit 1985
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Es ist alles richtig bis auf den Punkt, dass scheinbar nur rotierende Massen das Netz stabilisieren können. Auch Solarparks können Blindleistung liefern, sogar Nachts. Dass dies noch nicht in grossem Stil gemacht wird, hat einmal mehr nichts mit der Machbarkeit zu tun.

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(durch User zurückgezogen)

Leider ist das Thema sehr stark politisch verseucht. Dieser Beitrag nicht. Die Wirtschaftsverbaende propagieren den Strommarkt. Welcher sowieso nicht existiert. Ob man ihn herbeireden will oder nicht.
Anfangs 2018 gingen die Europaeischen Netz-(Backofen)-Uhren bis 6 Minuten hinten nach. Dies, weil im Balkan ueber Monate, entgegen den Abmachungen, 80MW Leistung fehlten. Resp bezogen aber nicht bezahlt wurden. Aus politischen Gruenden. Daraus laesst sich folgendes Erschliessen. In einem Markt, wenn die Rechnung nicht bezahlt wird, wird abgeschalten, und nachher ist der schlechte Zahler auf Vorauszahlung gesetzt. Zweitens fuehlte sich keiner der anderen europaeischen Markteilnehmer berufen die laecherliche Menge von 80MW einzuschiessen. Weswegen .. weil der Preis zu tief war. Aha, Markt.
Seit Jahren zieht Italien zuviel Strom, weil sie zuwenig Werke haben. Ohne unsere Leitungen ueber die Alpen waere Norditalien dunkel. Vor ein paar Jahren kam eine Leitung wegen Ueberlast runter, und es wurde dunkel. Markt ? Preisverhandlungen ? In einem Markt kostet der der Strom soviel wie er kostet. Wenn wir das Doppelte wollen, kostet er das Doppelte.
Man sagt.. ein wesentlicher Teil des Stromaustausches zwischen Deutschalnd und Frankreich gehe ueber unsere Leitungen. Irgendwie entgegen den Abmachungen, allenfalls unbezahlt... weil wir die noetigen Transformatoren nicht haben. Es ist guenstiger alle paar Monate die Strommarktsau durch's Dorf zu treiben wie solche Transformatoren zu beschaffen.
Zu Regelengergie. Wir haben genuegend Regelenergie fuer ganz Europa. Noch besser waere es unsere Speicher Kraftwerke auf die modernen Pumspeicher Anforderungen anzupassen. Die jetzigen Konzepte mit den Stauseen gehen von Schnee, der im Winter abgelagert wird, den man im Sommer runterlaesst, aus. Ein auslaufendes Geschaeft. Auch weil die Gletscher verschwinden. Die heutigen Anforderungen waere eher, am Tag wenn die Sonne scheint, oder wenn der Wind weht Wasser hinaufzupumpen, und in der Nacht, Schlechtwetter, oder Flauten Wasser runterzulassen. Bedeutet aber Investitionen in groessere Generatoren und Turbinen fuer den hoeheren Durchsatz. Plus einen passenden See am unteren Ende der Druckleitung. Dieser Umbau wurde bisher erst in Linth-Limmeren gemacht. Auch hier : Schwatzen ist guenstiger wie Investieren. Solange wir die Leitungen und Regelkraftwerke haben bedeutet eigentlich Markt - wir machen den Preis. Zu Verhandeln gibt es eigentlich erst wenn es Alternativen und zu einem guenstigeren Preis gibt. In einem Markt.

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"Physiker"
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Viele Speicherseen sind ja schon für die Pumpspeicherung ausgerüstet. Das Problem dabei ist der Energieverlust von rund einem Viertel. Früher war das kein Thema, da die Betreiber ihren gespeicherten Strom viel teurer verkaufen konnten als sie ihn einkauften. Das ist heute nicht der Fall. Ich halte Investitionen in Solaranlagen, von denen es in der Schweiz immer noch viel zu wenige gibt, für sinnvoller als für die Pumpspeicherung, selbst wenn dann einmal z.B. sonnige Mittagsspitzen verschwendet werden.

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Simon Bieri
Stromhandel
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· editiert

Ich glaube, wir müssen hier das Netz und die Energie unterschiedlich beurteilen. Netze sind ein natürliches Monopol und sind darum unter staatlicher Aufsicht (CH: Elcom). Im (internationalen Stromhandel spielt der Markt im Rahmen des Marktdesign mit Sicherheit. Im heutigen Setup definiert die zuletzt und am teuersten zu produzierende MWh, um die Nachfrage zu bedienen, den aktuellen Marktpreis.
Spannend wird es, wenn Vorhalteleistung resp. -energie (welche exklusiv für das Netz reserviert ist) mit dem Energiemarkt konkurriert. Produzenten müssen sich immer wieder entscheiden, welcher Absatzkanal attraktiver ist. Sollen gewisse Kapazitäten per Gesetzt exklusiv für das Hochspannungsnetz zur Verfügung stehen? Dieses Thema wird seit einigen Jahren (auch in der CH) diskutiert und beschäftigt die Politik in vielen europäischen Ländern. Die meisten Länder setzen weiterhin auf den bestehenden "Energy only Market" und verzichten auf zwingende Vorhaltereserven zugunsten der Netzstabilität.

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Gratulation @Arian Bastani zu diesem informativen Hintergrundartikel. Ein wichtiges Thema. Netzstabilität ist ein wertvolles Gut. Darüber sollte ein Diskurs geführt werden.

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Vielleicht lohnt sich ein Blick nach China, vorreiter bei Förderung und Produktion in der Solarindustrie. Schade wurde dies im Artikel nicht thematisiert. Wer weiß etwas dazu, wie sieht deren Stromnetz aus, wie wurde es an die neuen Stromquellen angepasst?

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China engagiert sich stark im Bereich der Erneuerbaren, da haben Sie recht. Ohne mich genauer mit dem chinesischen Netz auseinandergesetzt zu haben (das könnte durchaus einen Text wert sein): nirgends sind mehr Kohle-(ausser vll. Indien) und Atomkraftwerke im Bau. Ausserdem stehen dort masdive Wasserkraftwerke. Schwungmasse wird dort daher wohl nicht demnächst zur Mangelware.

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· editiert

Und damit ist geklärt wer in Dingen wie Netzstabilität, zumindest aufgrund der genannten Bereichen, gute Voraussetzungen geschaffen hat und alles daran legt international auch energiepolitisch unabhängig und führend zu sein. Europa muss sich gezwungenermassen Fragen, wie China dazu gebracht werden kann den Umweltschutz ernster zu nehmen. Und damit auch Amerika als direkter Konkurrent. Doch wie bringt ein David zwei Goliaths dazu auf ihn zu hören? Ich würde mal sagen, kommt Zeit kommt rat..

Klammer zu.

Was für mich bezogen auf das Thema aber weiter zu fragen ist: wie ist die langfristige Energiepolitik in China. Beinhalten diese umweltrelevante Aspekte zur CO2 Reduktion. existieren bereits praktische oder theoretische Lösungsmodelle. Sind diese auf den europäischen Markt adaptierbar. Oder sind wir wieder diejenigen die adaptiert worden sind, ganz getreu der chinesischen "Innovationsstrategie"?

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Henry Lüthi
Vorstand VESE / Solarstromproduzent
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haben Sie belastbare Zahlen dazu? Ich weiss nur, dass weltweit jährlich über 100 GW Photovoltaik zugebaut wird (30-50 GW in China); ob wirklich mehr Kohle zugebaut wird, kann ich nicht verifizieren (und bezweifle ich). Atomkraft wird jährlich 3 bis 5 GW zugebaut - lächerlich - oder haben Sie andere Zahlen?

In Indien werden diverse Kohle-Projekte gestoppt, weil Solarstrom einfach günstiger ist. Es ist schon richtig, dass China und Indien noch einen hohen Kohle-Anteil haben. Aber es wird heute jährlich mehr PV zugebaut als irgendwann von irgend einer anderen Technologie.

Mangels Netzinfrastruktur können einige Windparks in China des öftern nicht einspeisen, soviel ich weiss, was aber wohl weniger mit rotierenden Massen als mit Netzkapazität zu tun hat.

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Was China betrifft, möchte ich mich wegen der dortigen Stromversorgung nicht aus dem Fenster hinauslehnen ich kenne mich zu wenig aus. Bei den zahlreichen Aufenthalten in verschiedenen Industriestädten im Reich der Mitte ist mir immer aufgefallen, das man wegen der intensiven und allgegenwärtigen Beleuchtung noch um Mitternacht auf der Strasse Zeitung lesen kann. Chinesische Kollegen auf diese Energieverschwendung angesprochen gaben zur Antwort, das dies der Sicherheit diene und das es nicht rentiere die zahlreichen Öfen der Kohlekraftwerke und Atomreaktoren nachts runterzufahren

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Beim nochmaligen Durchlesens ihres Beitrages ist mir noch eine technische Unkorrektheit aufgefallen. Unter der Erklärung "Ich will es genauer wissen: Was passiert bei einem Netzeingriff" schreiben Sie "Die Turbine beschleunigt oder bremst ab, und damit wird die Leistung des Kraftwerks angepasst". Tatsache ist das Turbine und Synchrongenerator eine starre Einheit bilden. Letzterer ist, wie schon der Name sagt, mit dem Netz synchronisiert. Somit stehen Turbogruppendrehzahl und Netzfrequenz in einem festen Verhältnis (abgesehen von momentanen kleinen Pendelungen). Würde die Turbine beschleunigen oder abbremsen, würde die Turbogruppe ausser Tritt geraten und sofort abgestellt. Tatsächlich aber verändert sich bei mehr oder weniger Dampf oder Wasserzufuhr der Lastwinkel, d.h. die Phasenlage zwischen dem Strom und Magnetflussvektor. Damit pumpt der Generator mehr oder weniger Wirkstrom bezw. Leistung ins Netz

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Danke fürs aufmerksame Lesen. Ihre Argumentation ist plausibel, und ich werde mich hier um hier eine befriedigende (und dennoch verständliche) Umformulierung bemühen, sobald ich dazu Feedback von einem (weiteren) Experten erhalte.

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Es gibt auch asynchrone Generatoren, die über einen Wechselrichter ans Netz gekoppelt werden. Bei neueren Windkraftanlagen ist das üblich, weil sich die Mechanik damit vereinfacht und man das Windrad effizienter betreiben kann indem man es in der für die aktuelle Windgeschwindigkeit optimalen Drehzahl laufen lassen kann und nicht auf eine vom Netz vorgegebene Drehzahl angewiesen ist. Ob es das bei anderen Kraftwerkstypen auch gibt weiss ich nicht, aber technisch machbar wäre es.

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In Ihrem Beitrag erwähnen sie den Generator des ehemaligen AKW Biblis, der als Phasenschieber zur Blindleistungsregelung benutzt wird. Solche rotierenden Phasenschieber gibt es seit langem vielerorts, sie dienen der Stabilität der Netz Spannung. Frequenzschwankungen werden damit nicht abgefangen, nur eine eine Variation der primären Wirkleistung können dies ausgleichen (Erhöhung / Absenkung der Dampfzufuhr bezw. Füllung der Turbinen). Wie bei Solar und Windparks, deren Primärenergieproduktion ausschliesslich von den Witterungsverhältnissen abhängt, eine stabile Stromversorgung gewährleistet werden soll ist mir nicht einleuchtend klar, dies auch weil der Strombedarf steigend ist (Mobilität, Wärmepumpen).

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Danke für die Präzisierung.
Zu Ihrer Frage: Akkumulatoren. Diese könnten die überschüssige Energie dezentral Speichern und bei bedarf abgeben. Im Artikel wird auch das flexible hinzuschalten und abschalten von Stromquellen oder Leistungsbezüger erwähnt. Schlussendlich wird die Grüne Lösung vermutlich aus einen Mix aus Wasserkraft und Solar/Windenergie bestehen die sich mit einem intelligenten digitalen System gegenseitig die Stromspitzen zu und abschieben.

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Ein sehr guter Beitrag. Jetzt glaube ich sogar, das Problem einigermassen begriffen zu haben. Müsste man sich dabei nicht die Frage stellen, ob wir in der Schweiz nicht doch vermehrt in Wasserkraft investieren sollten, damit wir im Ernstfall vom Ausland unabhängig sind. Wie der aktuelle, weltweite Kampf um die Impfdosen zeigt, ist es mit der wohlwollenden Harmonie schnell mal vorbei, wenn wichtige Sachen Mangelware werden.

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Auch mit Wasserkraft ist die Schweiz nmV nicht unabhängig. Erstens ist die Schweiz ja Teil des europäischen Stromnetzes. Zweitens wird die Wassermenge in den Flüssen aufgrund des Gletscherschwunds unberechenbarer, d.h. stärker wetterabhängig. Gletscher sind ja auch Energiespeicher.

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Schöner Hintergrundartikel. Das Grundproblem ist aber eher weniger technisch als politisch/ökonomisch. Viele traditionelle Kraftwerken erzeugen Netzstabilität sozusagen als Nebenprodukt (z.B. die viel erwähnten Turbinen/Generatoren Gruppen mit ihrer Trägheit). Oder auch Pumpspeicherwerken die längerfristige Stabilität bieten haben traditionell die mit Tag/Nacht Arbitrage Geld verdient.

Viele Solar/Windenergie Produzenten haben sehr attraktive Einspeiseverträge, die ihnen erlauben immer so viel zu liefern wie sie gerade wollen ohne auf den Bedarf des Netzes achten zu müssen.

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Und wahrscheinlich ebenso viele kleine Solarproduzentinnen, wie unsere Dachanlage, speisen den Überschuss gratis ein. Das Ding ist für den Eigenverbrauch konzipiert. Der Zähler kann still stehen, aber nicht rückwärts laufen. Ist alles ok, ich beklage mich nicht. Nur kam mir zuverlässig die Galle hoch, wenn die Bürgerlichen in der Eigentümergemeinschaft insinuierten, diese Absicht hinter diesen paar Panels sei nicht die Erzeugung von Strom, sondern ein finanzieller Gewinn. (Klarer Fall von Projektion.) In der CH ist glaube ich schlicht noch kein Problem, was Sie beschreiben. Es liegt also in der Natur der Sache, dass es noch nicht vertraglich geregelt ist.

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"Physiker"
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Meines Wissens sind kleine "Guerilla-Solaranlagen", also mobile unangemeldete, die man einfach einsteckt, in Deutschland erlaubt und in der Schweiz mindestens geduldet (weil ohnehin praktisch nicht detektierbar).

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Vielen Dank für den ausgezeichneten Artikel, der sogar für blutige Laien verständlich ist!

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...und der ein völlig falsches Bild der guten alten Technik und der angeblich gefährlichen neuen erneuerbaren Energien zeichnet. Das Netz stabil zu halten war nie trivial und es brauchte schon immer Speicher und Anlagen zur Phasenkompensation. Ob man den Generator jetzt mit Wind oder mit Wasser antreibt ist einerlei, beides ist abhängig vom Wetter und der Jahreszeit. Hingegen bieten moderne Wechselrichter in Kombination mit Batterien die möglichkeit Schwankungen im Netz sehr schnell und effizient auszugleichen. Siehe z.B. das Hornsdale Power Reserve in Australien: https://www.aurecongroup.com/market…pact-study

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Ist eben nicht einerlei, weil Batterien wie beim Hornsdale Projekt, Unmengen an Lithium benötigen, welches selber wiederum nur unter grossem Energieeinsatz und entsprechendem Emissionsausstoss gewonnen und raffiniert werden muss.
Die Idee, mittels Batterien (auch jenen in Elektroautos) das Netz zu stabilisieren, mag attraktiv sein für Technologie-Nerds, hilft dem Klima aber gar nicht.

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sicher ein wichtiges thema. ich bin aber optimistisch, dass dies technisch lösbar ist. damit die nötigen mittel (politisch) aufgebracht werden, sind solche artikel wichtig!
wichtig sind auch entsprechende forschungsprojekte. das bundesamt für energie ist da zusammen mit wirtschaftspartnern und hochschulen auch dran. siehe z.b. das interessante projekt FlexLast: die erzeugung von regelungsenergie mittels dynamischem lastmanagemt bei grossverteilern, insb. von kühlhäusern (auch wenn man die kühlung eines grosskphlhauses kurzftristig abschaltet, hat das kühlhaus genügend termische trägheit um die waren weiterhin kühl zu halten).

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Interessanterweise ist es nicht nur bei den Güterzügen der SBB so, dass dynamische Lastregelung -also vorausschauend langsamer fahren statt anhalten - effizienter sein kann als nur an und abschalten. Bei Haushaltkühlschränken, die dies können, konnten Demonstratoren etwa 10% sparen.

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Ing.
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Die Synchronisierung eines nur zu einem kleinen Teil rotierenden Netzen wird einfacher, eigentlich geschenkt, wenn man auf eine Kommunikationsinfrastruktur zurueckgreifen kann. Dann muss eigentlich nur kommuniziert werden wie sich die Phase zu einem idealen, GPS gesteuerten Netz verhaelt. Das wuerde zumindest weltweit mit marginalem Aufwand funktionieren.

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Herzlichen Dank für den tollen Artikel über unsere Stromversorgung. Hier noch ein paar Hinweise, die teilweise bereits diskutiert wurden:
Netzregulierung
Ein leerlaufender Generator, also eine Phasenschiebermaschiene kann nur Blindleistung regulieren. Eine Phasenschiebermaschine mit Schwungmasse kann zwar auch Wirkleistung liefern, allerdings nur im Rahmen der kinetischen nutzbaren Energie des Schwungrades.

Dass die Synchrongeneratoren die Kraftwerke hart mit dem Netz koppeln stimmt grundsätzlich. Dennoch ist die Koppelung vergleichbar mit einer Feder. Jedes Kraftwerk und das Netz selbst enthalten wesentlich Induktivitäten. Induktivitäten sind vergleichbar mit Federn in der Translationsmechanik. Der Reziprokwert der Induktivität ist dabei die Federkonstante.

Die elektrischen Netze und die Kraftwerke können wir uns wie ein Netzwerk aus vielen Federn vorstellen. An den Knotenpunkten hängen Massen, in der Elektrotechnik Kapazitäten, und Dämpfer, in der Elektrotechnik sind die Leitungsverluste und die ohmschen Lasten. Jeder Maschinenbauingenieur weiss, dass wo Massen und Federn präsent sind, die Schwingungen und die Resonanzen nicht weit sind. Gleiches Lied kann auch der Elektroingenieur über seine Induktivitäten und Kapazitäten singen.

Ein hart über eine Welle gekoppeltes Schwungrad kann keine Wirklastregelung erbringen. Um einen bestimmten Betriebspunkt zur Netzregelung anzufahren, sind mit einer Synchronmaschine immer die Veränderung zweier Parameter notwendig: Die Wirkleistung einerseits, durch die Veränderung der Antriebsleistung und die Erregung andererseits, welche die Blindleistung beeinflusst.

In kleineren Leistungsbereichen bis einige Megawatt können dies leistungselektronische Einrichtungen (Stromrichter mit Batterien) wesentlich schneller und agiler als mechanische Maschinen. Grosse Kraftwerke sind für die Regelung ohnehin nicht geeignet, denn die fahren einfach gerade aus, wie ein Tanker oder ein Frachtschiff auf dem Ocean. Durch die sehr grosse Leistung von AKWs wird dadurch einfach Stabilität gegeben. Mit Netzregelung hat dies aber nichts zu tun. Mit Netzstabilität hingegen schon.

Fallen nun die Grosskraftwerke in Folge der Energiewende teilweise weg, muss mehr Regelarbeit geleistet werden. Dazu gibt es die Gridcodes, welche den Kraftwerken je nach Leistungsfähigkeit unterschiedliche Aufgaben zur Netzstützung zuordnen. Man spricht hier von Fault ride through.

In Zukunft werden mehr nicht synchrone Kraftwerke ans Netz geschaltet. Diese sogenannten Typ 2 Kraftwerke, vor allem Photovoltaik aber auch Windkraftanlagen haben keine direkte, sogenannt starre Koppelung mit dem Netz. Die meisten Solaranlagen sind nicht einmal in der Lage, ohne Netzführung zu fahren.

Die Netzstabilität war, ist und bleibt eine Herausforderung. Sie ist aber kein Grund auf die Energiewende zu verzichten, wie es hin und wieder gefordert wird.

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Mit Wasserstoff und Akkus könnte man die Wasserkraft für diese Aufgabe relativ einfach ergänzen.

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Leser
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Vielen Dank für diesen informativen Artikel! Der Faktor der Netzstabilität im Zusammenhang mit der Rolle ausgleichender Bewegung physischer Objekte beim Energieerzeuger und -verbraucher war mir vorher unbekannt.

Ein Konzept für zusätzliche stabilisierende Elemente im Stromnetz könnten neue Speicherwerke sein. Das Prinzip der wassergebundenen Pumpspeicherwerke wird hier neu gedacht. Und zwar liessen sich vorhandene Stromüberschüsse in Lageenergie umwandeln.
Ein Krankonstrukt hebt bei Stromüberschuss schwere Elemente in die höhe und konserviert damit diese in Lageenergie. Umgekehrt wird die Lageenergie bei Bedarf in kinetische Energie umgewandelt und treibt einen Generator an, die Elemente werden auf den Boden verlagert. Bei einem dynamischen Betrieb könnte die Krantätigkeit ihren Anteil beim Ausgleich von Frequenzschwankungen leisten. Und Energie würde als Lageenergie gespeichert, ohne dass man dazu Batterien verwendet. Eine möglicherweise ökologischere Variante also.
Siehe: https://blog.electrosuisse.ch/beton…iespeicher

Alternativ zu einem Turm ist auch eine unterirdische Variante denkbar. Durch eine solche Umsetzung könnte man gleich auch noch zusätzlich geothermisches Potential für Wärmenetzwerke erschliessen. Ob hier eine Nutzung als Wärmespeicherwerk machbar wäre, weiss ich nicht. Die Kombination stelle ich mir aber als sehr vorteilhaft vor.

Mich würde interessieren, ob solche Ideen bei den Energiekonzernen diskutiert werden. Auch die Fragen, ob über Konzepte kombinierter Typen, wie etwa Speicherwerke für Lage- und Wärmeenergie nachgedacht wird. Können Sie dies in ihren zukünftigen Recherchen berücksichtigen?

Freundliche Grüsse
F. M.

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Stromversteher
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Vielen Dank für diesen Artikel. Es erscheint mir wichtig, dass das Bewusstsein vorhanden ist, dass die erneuerbaren Energien massiv ausgebaut werden müssen, dass die Netzstabilität dabei aber nicht ausser Acht gelassen werden darf. Technisch ist heute vieles möglich, es müssen aber die nötigen Mittel bereitgestellt werden.

Der omega tau podcast hat im 2017 einige Folgen zum Thema gemacht, die einen guten Überblick verschaffen. Die Situation in Deutschland ist zwar eine andere als in der Schweiz, die Grundproblematik bleibt aber dieselbe:
[246 – stromnetze, ein überblick] (http://omegataupodcast.net/246-stro…uberblick/)

[253 – hauptschaltleitung und umspannwerk bei transnetbw] (http://omegataupodcast.net/253-haup…ransnetbw/)

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