Habe eine Frage zu Strom und Spannung

Anfänger schrieb:

> Meine Frage ist jetzt folgende - wenn ein Kraftwerk eine Momentanenergie
> 1000 Watt liefert, der Verbraucher aber nur 300 Watt benötigt

Nun, das geht nicht. Es darf nur genausoviel Energie erzeugt werden,
wie auch abgenommen wird.

> Aber das ist nicht meine Frage - mich interessiert, ob zu viel erzeugte
> Energie im Netz auch zu Problemen führen kann?

Ja, es gibt einen Frequenz- und Spannungsanstieg. Dieser setzt dann
entsprechende Regelvorgänge in Gang. Dabei kann es durchaus auch zu
Regelschwingungen kommen, die dann auch zu Abschaltungen führen.
Gruss
Harald

super Frage, wer das versteht, versteht auch wieso es keinen Sinn macht 
Strom an Börsen zu handeln, weil es eben de fakto niemals einen 
Produktionsüberschuss geben wird, was ja das eigentliche Handeln und 
Preisanhebungen und senkungen vorraussetzt.

Anfänger schrieb:
> Meine Frage ist jetzt folgende - wenn ein Kraftwerk eine Momentanenergie
> 1000 Watt liefert

Watt ist Leistung und keine Energie.
Das Wort Momentanenergie ist eher eine eigene Wortschöpfung, du meinst 
Leistung = Energie/Zeit. Dann stimmen auch wieder die Watt.

Der Wechselrichter läßt nur soviel Energie durch, wie auch wirklich 
benötigt wird (also was der Verbraucher zieht).

Stell Dir mal vor Dein Energieerzeuger ist eine Batterie.
Da kann man z.B einen "Verbraucher" mit einer Leistung von 10W 
drannhängen.

Was passiert mit der Batterie, wenn der Verbraucher abgeschaltet wird? 
Explodiert die, weil der Verbraucher keine Leistung mehr abnimmt?

Axel Düsendieb schrieb:

> Explodiert die, weil der Verbraucher keine Leistung mehr abnimmt?

Ja, das ist der Unterschied zwischen Batterie und Kraftwerk, denn
das kann durchaus "explodieren".
Gruss
Harald

@ fragensteller (Gast)

>Jens G. schrieb:
>> Der Wechselrichter läßt nur soviel Energie durch, wie auch wirklich
>> benötigt wird (also was der Verbraucher zieht).

>Und was passiert dann mit dem eventuellen "Rest", der nicht
>durchgelassen wird? Muss der abgeleitet werden und es entsteht Wärme
>dadurch irgendwo?

Es gibt keinen Rest vorm Wechselrichter, weil das Solarpanel keine 
Energie liefert, die nicht vom Wechselrichter angefordert wird (wie bei 
einer Batterie).
Der Überschuß, der von der Sonne geliefert wird, und nicht an den 
Wechselrichter weitergeleitet wird, wird in der Solarzelle in Wärme 
verbraten (die ist sozusagen wärmer, wenn Du keinen Strom ziehst).

frank schrieb:
>> Muss die der
>>Wechselrichter z.B. durch Abwärme nach draußen führen? Oder wird die
>>Energie der Solarzellen dann einfach - wenn sie nicht "abgerufen" wird,
>>nicht benutzt?
>
> einfachstes beispiel: 9V Batterie an einen Verbraucher hängen der nur 3V
> verträgt. Was passiert? Er geht kaputt. Tut er es nicht wird er heißer
> weil  die kompletten 9V an ihm abfallen.

Und dabei völliger Unsinn.

fragensteller schrieb:
> Und was passiert dann mit dem eventuellen "Rest", der nicht
> durchgelassen wird? Muss der abgeleitet werden und es entsteht Wärme
> dadurch irgendwo?

Stell dir einfach mal vor, deine Solarzelle wird ganz ohne Verbraucher 
betrieben. Brennt dann was durch?

vn nn schrieb:

> Stell dir einfach mal vor, deine Solarzelle wird ganz ohne Verbraucher
> betrieben. Brennt dann was durch?

Sie brennt zwar nicht durch, aber sie wird wärmer. :-)
Gruss
Harald

Anfänger schrieb:

> Ich betrachte einen "Verbraucher" und einen "Erzeuger". Ich möchte auch
> jetzt nicht von Strom reden, sondern von Leistung.
> Natürlich werden genaugenommen an Kraftwerken irgendwelche Regler
> vorhanden sein, die die Momentanleistung messen

Das deutsche Verbundnetz ist Teil des europäischen Verbundnetzes, UCTE.

Wenn die aufgenommene Wirkleistung der Verbraucher nicht mit der 
abgegebenen Wirkleistung sämtlicher (!) Synchrongruppen übereinstimmt, 
verändert sich die Netzfrequenz. Schon wenn die Frequenz sich permanent 
um 0,02 Hertz ändert (insbesondere bei Unterfrequenz) fangen die 
Regelungen an, den Wirkleistungszustand des Verbundes zu beeinflussen.

Nachdem das EEG dahingehend repariert wurde, daß die verantwortlichen 
Ingenieure in den Regelzonen leistungsschwache Quellen (Windräder usw.) 
inzwischen ohne Strafe abschalten dürfen, wird üblicherweise genau das 
gemacht. Des weiteren läßt sich an den Synchrongruppen herumschrauben, 
so daß das Verhältnis von Blindleistung und Wirkleistung der 
Synchronmaschinen verändert wird, um z.B. die Wirkleistungsabgabe zu 
reduzieren. Oder es werden regelbare Lasten angefahren, die viel 
Wirkleistung aufnehmen können. Betriebe der Schwerindustrie sind hierfür 
die üblichen Verdächtigen (Schmelzöfen).

Der absolute Havariefall des deutschen Stromnetzes ist übrigens ungefähr 
dies: Ostersonntag (sehr geringe Last) und kräftiger Wind an der Ostsee 
und Nordsee (große Wirkleistungserzeugung abseits stromintensiver 
Verbraucher), der hin und wieder Sturmböen von über 25 m/s entwickelt 
und die Windräder in die Sicherheitsabschaltung treibt.



Grundsätzlich unterscheidet man Primärregelung ("Sekundenreserve"), 
Sekundärregelung, Tertiärregelung ("Minutenreserve"), Stundenreserve und 
Tagesreserve, um die Netzfrequenz stabil zu halten. Im UCTE-Verbund 
gelingt dies mitunter jedoch nicht, und zwar hauptsächlich deswegen, 
weil seit der Privatisierung und Liberalisierung der 
Elektroenergieversorgung die Regelzonen nicht mehr vorrangig die 
benötigte Regelleistung selbst erzeugen, sondern innerhalb des 
UCTE-Verbundes komplizierte Energieströmungen von Regelzone zu Regelzone 
vorherrschen. Regelenergie kommt von außen und geht nach außen.
Die Elektroenergiesysteme wurden für solche Betriebszustände dummerweise 
nicht entworfen, so daß die Übertragungsnetzbetreiber mittlerweise 
"Engpaßmanagement" brauchen. Ich möchte nicht zu sehr ins Detail gehen, 
bin schließlich Fachmann und das soll keine Vorlesung werden ;-), aber 
die Engpässe können zu unzulässigen Beanspruchungen von Betriebsmitteln 
(Elektroenergieanlagen) führen; Überschreitung der Übertragungsleistung 
von Kuppelleitungen, Überschreitung der zulässigen Schaltleistungen von 
Leistungsschaltern, das (n-1)-Prinzip wird unterlaufen, Spannungen 
liegen außerhalb von Toleranzen, bla bla bla. Ist die Synchronität des 
UCTE-Verbundes nicht zu gewährleisten, wird das Verbundnetz in 
asynchrone selbständige Teilnetze aufgetrennt (identisch mit den 
nationalen Regelzonen, die dann im Inselbetrieb laufen), bis der Fehler 
abgestellt ist und die Inseln wieder verbunden werden können.

Die genannte Minutenreserve ist hierbei die von Dir angesprochene 
Maßnahme, das heißt, daß Kraftwerke angefahren werden. Das dauert 
allerdings selbst bei Pumpspeicherkraftwerken 5-15 Minuten. Bis dahin 
muß die Sekundenreserve die Frequenz irgendwie stabilisieren.

Wie geht das prinzipiell? Im Augenblick großer Lastzuschaltungen 
ermöglicht die kinetische Energie, die in den rotierenden Massen 
sämtlicher Synchronmaschinen (!) des Netzes gespeichert ist, die 
transiente Zustandsänderung abzufedern, so daß die Primärregelung Zeit 
hat und versuchen kann, den Betriebszustand der Synchronmaschine bzw. 
der Synchrongruppe, also des Turbosatzes, zu ändern. Die Turbine bekommt 
mehr Dampf, um den Polradwinkel des Generators unterhalb des Kippunktes 
zu belassen und den Drehzahlabfall der Maschine zu kompensieren. 
Innerhalb von 5-15 Sekunden muß ein Kraftwerk 50% der Sekundenreserve 
abgeben können, und 100% nach 30 Sekunden. Die Synchrongruppen eines 
Kraftwerkes müssen hierbei stets so betrieben werden, daß 2,5% der 
Nennleistung als Sekundenreserve abgegeben werden können. Die 
Primärregelung fängt an, aufzupassen, wenn die Frequenz "permanente" 
0,02 Hz abweicht und aktiviert sich auf 100% ab 0,2 Hz (= Fehlen von 
3000 MW).

Innerhalb von 15 Minuten muß die Minutenreserve angefahren worden sein, 
so daß die Kraftwerke in der Lage sind, die Sekundenreserve 
wiederzugewinnen. Es gibt positive und negative Minutenreserve. Unter 
positiver Minutenreserve werden alle Maßnahmen verstanden, die die 
Wirkleistung im Netz vergrößern. Negative Minutenreserve ist das 
Gegenteil, also den Überschuß an Wirkleistung zu reduzieren.

Hinter der Stundenreserve verbergen sich thermische Kraftwerke, die auf 
Grund ihrer langsamen Regeldynamik eigentlich die Grundlast und 
Mittellast abdecken, und genau dann angefahren werden, wenn der 
Minutenreserve die Ausregelung des Verbundes nicht gelingt.


Die Netzspannung ist von diesen Vorgängen nicht bzw. nur indirekt 
betroffen, denn die Spannung wird über die Blindleistung reguliert und 
das ist im Gegensatz zur Frequenz hochgradig ortsabhängig. Deswegen kann 
man Power Factor Correction (Blindleistungskompensation) nicht im 
Kraftwerk machen, sondern muß die Kondensatorbänke überall dort 
hinstellen, wo die Wirkleistung verbraucht wird.



> mich interessiert, ob zu viel erzeugte
> Energie im Netz auch zu Problemen führen kann?

Ja. ;-)
Überfrequenz ist aber bei Weitem nicht so kritisch wie Unterfrequenz.