246 – Stromnetze, ein Überblick
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Gast: Veit Hagenmeyer Host: Markus Völter Shownoter: Jochen Spalding
Als Auftakt zu einer (hoffentlich ausführlichen :-)) Serie von Episoden zur Energieerzeugung und -versorgung geht es heute um Stromnetze im Allgemeinen. Unser Gast ist Veit Hagenmeyer, Professor am KIT und ehemaliger Kraftwerksleiter. Wir sprechen über Spannungslevel im Netz, Regelung mittels der Netzfrequenz, die Regelbarkeit verschiedener Kraftwerkstypen sowie die Herausforderungen die sich für das Netz aus der zunehmenden Verbreitung regenerativer Energiequellen ergeben.
Vorstellung Gast
00:02:33Prof. Dr. Veit Hagenmeyer | Institut für Angewandte Informatik | Seminar Energieinformatik | Regelungstechnik | Frequenzstabilität
Wie ist das Netz Grundsätzlich aufgebaut?
00:04:03Grobe Struktur eines Stromnetzes | Höchstspannung | Mittelspannung | HGÜ (Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragung) | Niederspannung | Umspannwerk | Unbundling / Energiewirtschaftsgesetz | Strom Handels Börse EEX | Newtonsches Gesetze | Netzfrequenz | Primärregelung, Sekundärregelung, Minutenreserve | Bahnstrom | Blindleistung | Wirkleistung | Gleichstrom | Dreiphasenwechselstrom | Wechselstrom | Kapazitäten / Kondensatoren | Grenzfrequenz | N-1-Regel | P-Glied | Bilanzkreis
Speicher im Strometz
00:40:38Lastprofil | Pumpspeicherkraftwerk | Volatilität | Dunkelflaute | Power to X | Elektrolyse | Power to gas | Power to heat | Pareto Prinzip (Marc Elsberg Roman "Blackout - Morgen ist es zu spät") | IOT | Kompetenzzentrum für angewandte Sicherheitstechnologie | Schwarzstart | Microgrids | Institut für Technikfolgenabschätzung und Systemanalyse (ITAS) | Kernkraftwerk Fessenheim | Desertec | LNG (Flüssigerdgas) | Albert Moser | Bio Fuels | Supraleiter | Studiengang Technische Kybernetik
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Ich hätte da ein paar Anmerkungen. Natürlich ist es sinnvoll an bewiesener Software zu forschen und daran zu arbeiten… nur sind wir im Moment bei unseren Sicherheitsproblemen noch in einem Gebiet, in dem ein 4 Wochen Kurs für die Programmierer schon _viel_ bringen würde. Auch hätten wir viel mehr Sicherheit, wenn wir auf Wolkenschlösser der Softwarearchitektur verzichten würden, und einfach Probleme möglichst einfach lösen würden. Dann könnte das Problem, ähnlich wie bei UNIX, von einem kleinen Team gelöst werden.
Auch war vor 20 Jahren die Umstellung auf das digitale Telefonnetz bereits abgeschlossen. Die letzte analoge Ortsvermittlungsstelle wurde 1996 abgeschaltet. Seit dem haben wir ISDN. Und ja, da läuft zur Zeit eine Migration auf IP-basierende Techniken, aber digital ist das seit ISDN. (Übrigens war die Migrationsstrategie da ganz spannend, man hat als erstes die Leitungen ersetzt, dann nach und nach die Vermittlungsknoten) Übrigens wurde damals in den 1990ger Jahren schon IP-Telefonie angedacht und es war eigentlich klar, dass so bald der Telefonieanteil in den Netzen zur Minderheit wird, man auch die Telefonie per IP machen würde. Im Prinzip war die einzige Frage, ob man jetzt eine neue Generation ISDN-Equipment baut, oder nicht.
Ach ja, der Podcast war natürlich recht gut. :)#
Übrigens zur Kybernetik gibts das Projekt Cybersyn das sich rentiert danach zu suchen. Das war die Idee Chile per Kybernetischen Management zu verwalten.
Puh, ein Glück dass Du das Kompliment noch hinterher geschickt hast :-))
Zu 1: die beiden widersprechen sich nicht. Du willst auf der einen Seite ein besseres Verständnis für Safety und Security in der Breite der Entwickler. Aber auf der anderen Seite willst Du kritische Komponenten eben auch maschinell verifizieren. Oder durch maschinelle Dinge dabei helfe, es “der Breite” leichter zu machen.
Zu 2: Da weiß ich grade leider nicht (mehr), auf was sich Dein Kommentar bezieht.
Wow – er spricht mir aus der Seele rund um PV und Wind! Wirklich gut erklärt, das mit der Netzstabilität. Wir haben in Österreich die APG (Austrian Power Grid) – dort hab ich sowas schon mal ähnlich gehört, aber nicht annähernd so einfach und klar.
Was mir live in der Steuerzentrale dort aufgefallen ist, war der enorme personelle Aufwand für die paar Prozent an regenerativer Energie – das übersieht jeder.
Und was mir als Fan von Fusionsenergie auf jeden Fall gefällt ist, dass der DEMO-Reaktor und seine Folgereaktoren auf jeden Fall auch Dampfturbinen mit viel Masse betreiben werden – und theoretisch schnell regelbar sein werden.
Eines ist aber klar: Ein Wachstum von PV und 300 Ampere Ladestationen für die Autos machen das Netz nicht besser! Und nur weil es cool ist, sollte man das noch nicht vorbehaltslos kaufen!
PS: Super Folge!! Weiter so in dieser Richtung!
Werd’s versuchen :-)
Danke für den Podcast. Ein Anmerkung habe ich noch, zum Theme EEG Umlage und Umverteilung von “arm” zu “reich”.
Ein wenig pauschal aber:
Früher haben alle an 4 Stromkonzerne gezahlt, heute zahle alle an die Stromkonzerne und sehr viele kleine Erzeuger.
Diesen Punkt empfand ich als unredlich vom Gast. Umgekehrt könnte ich fragen, warum die Stromkonzerne nicht schon viel früher in EE investiert haben und dem EEG zuvorgekommen sind.
Ich bin übrigens kein Zahnarzt habe 4,5KW Solaranlage.
Eine sehr spannende Folge!
Welchen Einfluss haben denn die neuerdings vielen Schaltnetzteile aufs Netz? Zumindest die neuen Stromzähler soll angeblich nicht mehr ganz so genau messen, habe ich mal gelesen.
Danke!
Wirklich sehr guter Überblick zum Gebiet, die den vielen Mythen, Vereinfachungen und dem Wunschdenken die Realität entgegen stellt! Beiderseits schwäbische Gründlichkeit, weiter so!
Auch ich muss leider das Thema EEG ein wenig kritisieren (kein Zahnarzt, 8.5kWp): klar ist das eine Subvention. Aber nur weil sie auf der Stromrechnung ausgewiesen wird, wird sie auch so von der Allgemeinheit gesehen. Wenn die Subventionen für Kohle und Kernenergie genauso gezeigt würden, wäre die Stimmung wahrscheinlich etwas anders.
Das stimmt sicher, ja.
Super Folge. Da hat mal jemand was zu sagen gehabt und jemand anders hat tolle Fragen gestellt.
Ich habe zwar nicht alle Details verstanden; aber eine tolle Einführung in das Thema und man erkennt, dass nicht alles so einfach ist, wie man es sich vorstellt.
Ja, es ist schön wenn der Gast eine (erkennbare) Meinung hat!
Moin.
Was mir als Tontechniker neu war (Wasserzeichen im Audio sind ja schon ein alter Hut), daß die Netzfrequenz herausgefiltert aus Tonaufnahmen zur forensischen Analyse taugt, wann (und auch wo) die Aufnahme gemacht wurde. Das LKA Bayern schneidet seit 2010 die Netzfrequenz mit und hat somit Vergleichsmaterial.
Weiterführend lässt sich darüber sicher auch ermitteln, ob ein Ton geschnitten wurde, da nun plötzlich Sprünge rund um 50Hz entstehen und bei längeren zusammenhängenden Schnipseln unterschiedliche “Fingerabdrücke” zu finden sind.
Ups, vergessen.
Hier der Link zu einem Artikel der Süddeutschen dazu, der in Wikipedia zum Thema “Netzfrequenz” verlinkt war: http://www.sueddeutsche.de/muenchen/landeskriminalamt-dem-verbrechen-auf-der-spur-1.1061222-2
Ein Glück, dass wir mit Batterie aufnehmen :-)
Selbst die Aufnahme mit Batterie soll das nicht verhindern können, da eigentlich immer irgendwelche netzbetriebenen Geräte im Raum vor sich hin brummen, auch unhörbar.
Warum können denn die drehenden Massen in Windkraftanlagen Wasserkraftwerken und Biogasanlagen nicht zur Stabilisierung der Netze genutzt werden. Das ist sicher nicht ganz so einfach da es viele und kleinere Massen sind aber Prinzipiell sollte das doch gehen. Ohne rotierende teile kommen ja nur Akkus und Solarzellen.
Habe ich so verstanden dass die Massen individuell zu klein sind und damit zu wenig Trägheit besitzen.
Ich verstehe in dieser Folge (bisher?) leider noch nicht so viele Hintergründe, wie ich es in den anderen Folgen konnte. Einschränkend: ich bin bisher aber auch erst halb durch…
Bis jetzt erscheint mir der Begründungsgang im Grunde zu lauten: das Neue passt nicht so gut zum Alten und deshalb ist das Neue doof. Früher war eine stabile Frequenz total wichtig – mit den neuen Erzeugungsformen lässt sich diese Frequenz nicht mehr so gut halten => das Neue darf nicht rein.
Warum das aber noch so unumstößlich wichtig sein soll, wenn doch den neuen Erzeugern und den neuen Verbrauchern selbst die Frequenz gar nicht mehr so wichtig zu sein scheint, bleibt für mich bisher eher auf “religiöser” Ebene (=ehernes, ewiges Gesetz).
Ich hätte mir noch die Erläuterung gewünscht, warum die Leistungs-/Energieschwankungen _jenseits_ der Frequenzstabilität schädlich sind – ich vermute, dass sie es sind, hätte es aber bisher nicht verstanden. Oder, falls es so einen weiteren Grund nicht gibt, ist mir noch nicht klar geworden, warum die Frequenz _allein_ in einem _neuen_ System so entscheidend ist (über den Kommunikationsaspekt hinaus, der dann ja nur Selbstzweck wäre).
Aber: ich hoffe noch auch die zweite Hälfte, vielleicht kommt dort noch die Erleuchtung. (Wollte aber trotzdem mal ein Zwischenstands-feedback geben…)
Nachtrag:
Vielleicht war meine Erwartung an das Thema einfach ein anderes. Insofern fände ich’s klasse, Du würdest in dieser Reihe noch einen Podcast zu der Frage machen: Wie müsste das Gesamtsystem (Netze+x) genau ausgestaltet sein, damit es mit 100% regenerativer Erzeugung problemlos funktionieren kann?
Der Prof. Hagenmeyer hatte einige Kollegen erwähnt, die scheinbar an etwa der Frage forschen. Vielleicht bekommst Du die ja. :)
Er machte ja auch klar, dass es auch einen Migrationspfad zu einem potentiellen neuen System geben müsste. Aber das wäre in meinen Augen erst einmal die zweite Frage, die erste die obige.
NB: Fusion würde ich in diesem Zusammenhang bei “regenerativ” erst einmal ausklammern, auch wenn vielleicht später integrierbar.
Ja, eine solche Folge wäre definitiv interessant. Ich hab mir die “Kollegen” auch aufgeschrieben. Mal sehen ob ich dazu komme. Die Queue ist lang ;-)
Insgesamt ein schöner Einblick in die Schwierigkeiten der Netzregelung. Es wurde aber die Herkunft des Profs. und sein Missfallen an den neuen Energien deutlich.
Vielleicht sollten auch die Konzerne den EEG-Beitrag zahlen und nicht nur die Privatkunden.
Wenn die Kapazitäten von Sonne und Wind einmal den Bedarf im Winter decken können, wird im Sommer leich genug Strom für Power to Gas zur Verfügung stehen. So gibt es sicher viele Möglichkeiten wenn man nur wil und an das Klima und die Atommüll denkt.
Ohne für Veit Hagenmeyer sprechen zu wollen: ich glaube nicht, dass er Missfallen an den neuen Technologien hat – schließlich forscht er aktiv daran. Ich glaube, er wollte einfach die Herausforderungen beleuchten die im allgemeinen Enthusiasmus vielleicht etwas zu kurz kommen. So habe ich ihn jedenfalls verstanden.
Ich fand dass einen super Beitrag. (Und es gibt viele tolle Omegatau-Folgen, die ich meist nicht kommentiere).
Ich hatte gedacht, dass ich mich etwas in die Materie Neuer Energien und Schwierigkeiten für Netze eingelesen habe, aber die Folge hat mir viel gebracht was ich so nicht wusste.
dankeschön :-)
Pingback: 253 – Hauptschaltleitung und Umspannwerk bei TransnetBW | omega tau science & engineering podcast
Vortrag über SmartMeter
https://entropia.de/GPN17:Digitalisierte_Stromnetze_und_Smart_Meter_in_Deutschland
Gestern beim Tag der offenen Riegurung habe ich eine schöne Seite der Bundesnetzagentur kennengelernt. https://www.smard.de/home
Die Seite ist wohl seit 7 Tagen online und man kann leicht Zeit versetzt die die Input in das Stromnetz sich visualisieren lassen. Es gibt verschiedene Filterkriterien, auf jeden ein sehr schönes Tool um den Strommix zu recherchieren oder Informationen über die Kraftwerke in seine Nähe einzusehen. Ab 100MW werden wohl energieproduzente dort extra aufgeführt.
Toller Podcast, trotz der Länge stets kurzweilig. Danke, macht weiter so.
Einzig die Anmerkung zur “Umverteilung von unten nach oben” fand ich etwas sonderbar. Dabei sollte auch berücksichtigt werden, dass die vielen Häuslebesitzer mit Solaranlage auf dem Dach ganz schön ins Risiko gehen bei Komponentenausfall und ausgefallener Garantie wegen Pleite des Herstellers. Angeblich ist da bei vielen Investoren die Rechnung nicht aufgegangen. Allerdings bewege ich mich hier zugegebenermaßen auf der Ebene von Anekdoten. Hat hierzu jemand zuverlässige Zahlen?
Sehr interessanter Beitrag, den ich erst kürzlich gehört habe. Als Energietechniker finde ich, dass Dr. Hagenmeyer die Problematik klar und und mit guten Analogien erläutert hat. Aber auch ich bin mit den Finanzfragen nicht ganz einverstanden. Klar kostet der Umbau wegen der Dezentralisierung viel – aber andererseits, wieviel würde eine ohnehin regelmässige Netzerneuerung kosten? (Unser Netzbetreiber hat vor der Energiewende jahrelang gejammert, er brauche dringend Gelder für die Netzerneuerung – Nach der Energiewende hiess es plötzlich, sie bräuchten sehr viel Geld *wegen* den erneuerbaren! Da wäre eine Einschätzung der “Gegenseite” sicherlich interessant). Und, wie gross sind die langfristigen Kosten des Klimawandels, wenn nichts dagegen getan wird?
Alles in allem, ein sehr guter Beitrag!
PS 2019 haben die erneuerbaren Energien einen Anteil von 46% an der Stromerzeugung. 2017 waren wir noch bei 38.2%. Es geht vorwärts! (Quelle: https://www.energy-charts.de/ren_share_de.htm?source=ren-share&period=annual&year=all )
Ein sehr interessantes Thema. Danke für den Podcast.