Hi, ich habe da mal ein hypothetische Frage zum Stromnetz. Angenommen es gäbe nur noch PV Anlagen oder ähnliche Stromquellen, die nicht wie ein klassischer Generator auf rotierende Massen beruhen, sondern per Wechselrichter in das Stromnetz einspeisen, wäre es dann überhaupt notwendig die einspeisenden Anlagen zu regeln? Klar, eine Netzsynchronisation müsste wie bisher auch stattfinden, aber hätte ein Über-/Unterangebot irgendwelche Auswirkungen auf die Frequenz oder Spannung?
Peter schrieb: > Hi, > > ich habe da mal ein hypothetische Frage zum Stromnetz. > > Angenommen es gäbe nur noch PV Anlagen oder ähnliche Stromquellen, die > nicht wie ein klassischer Generator auf rotierende Massen beruhen, > sondern per Wechselrichter in das Stromnetz einspeisen, wäre es dann > überhaupt notwendig die einspeisenden Anlagen zu regeln? Das gabe ein wildes Gestreite darum wer einspeisen darf. > Klar, eine Netzsynchronisation müsste wie bisher auch stattfinden, aber > hätte ein Über-/Unterangebot irgendwelche Auswirkungen auf die Frequenz > oder Spannung? Blackout.
Wie soll denn nach deiner Meinung ungeregeltes einspeisen funktionieren?
>Wie soll denn nach deiner Meinung ungeregeltes einspeisen funktionieren?
Ganz einfach: Der Klügere gibt nach! Und der Sicherungshersteller freut
sich.
Jeder Wechselrichter möchte Strom einspeisen. Das würde die Spannung erhöhen. Das passiert nicht weil im realen Netz genug Last vorhanden ist. Schaffen die PV-Anlagen aber doch mehr Leistung bereit zu stellen als das Netz braucht, steigt die Spannung weiter an, bis entweder eine unzulässige Spannung erreicht wird, oder die ersten PV-Anlagen selber abspringen. Hier müsste jetzt jede PV-Anlage diesen Zustand erkennen und die Leistung runterregeln. Das mag klappen wenn man eine zentrale Instanz hat die die Regelfunktion übernimmt (klassisches Kraftwerk), hier müsstest du darauf hoffen dass die Summe der ganzen PV-Regler das stabil hinbekommen. Bei Unterangebot hast du das selbe Problem, die Anlagen können nicht genug Strom liefern und die Spannung bricht zusammen. Hier kann man jetzt hoffen dass die Lasten sich abschalten (ein trennen der PV-Anlage wäre hier kontraproduktiv), die meisten werden das aber nicht tun. Es folgt der Blackout.
Hmm könnte aber nicht bei "Überangebot" der einspeise Wechselrichter einfach 230v einspeisen? Er müsste ja nicht die Spannung erhöhen. Fakto klar fließt dann kein Strom mehr aber es sollte einfach funktionieren. Dann müsste sich das System wie ein Gleichstrom Netz verhalten
Wirrer Gedanke aber Drehende Massen werden ja immer mehr abgeschafft. Sind Windkraftanlagen mit Wechselrichter oder müssen die sich zur Netzfrequenz drehen?
Sven schrieb: > bei "Überangebot" der einspeise Wechselrichter > einfach 230v einspeisen? bei überangebot müßte der ja strom rausziehen
Sven schrieb: > Sind Windkraftanlagen mit Wechselrichter oder müssen die sich zur > Netzfrequenz drehen? Es mag mal Anlagen gegeben haben bei denen es so war. Evtl. mithilfe eines komplexen Getriebes. Heute sicher nicht mehr. Das ist extrem ineffizient. Ja, es findet eine elektrische Umsetzung statt.
Peter schrieb: > wäre es dann > überhaupt notwendig die einspeisenden Anlagen zu regeln? Ja, aber in anderer Form als es bei rotierenden Massen. Das macht heute jeder zugelassene PV Wechselrichter. Peter schrieb: > aber > hätte ein Über-/Unterangebot irgendwelche Auswirkungen auf die Frequenz > oder Spannung? Netzsynchron drehende Massen sind auf Verbraucherseite mittlerweile extrem rar und eigentlich nur noch auf Erzeugerseite vorhanden. Die Frage ist gut und stelle ich mir auch gelegentlich. Ich behaupte das keine Auswirkung mehr auf die Frequenz erfolgt.
Glücklicherweise lässt sich die Physik nicht so einfach überlisten, bei unkontrollierter Einspeisung oder einen Streit, wer denn auf Krampf einspeisen darf, fallen bei jedem von uns zuhause die Sicherungskästen von der Wand und dann gibts kein Netz und keine Netzkunden mehr. Ansonsten wäre sowas möglich, solange mehr Solarleistung als Bedarf zur Verfügung steht. Man könnte Wechselrichter bauen, die ein solches Netz betreiben können, ist ja nicht viel anders als wenn jemand einen kleinen Wechselrichter an seine 12V-Autobatterie klemmt. In der Praxis sind einige Anlagen mit rotierenden Massen ziemlich wichtig, sie verschaffen Zeit bei der Regelung, indem sie kurze Spitzen wie Einschaltstromstöße einfach wegschlucken. Außerdem können sie problemlos große Mengen Blindstrom kompensieren und unterschiedliche Belastung der Phasen ausgleichen (das könnten entsprechend gebaute Wechselrichter allerdings auch). Bei der Stilllegung des AKW Biblis musste einer der Generatoren umgerüstet und als Phasenschieber weiterbetrieben werden, bis entspreche Kompensationsanlagen gebaut waren. Wird der Leistungsbedarf größer als das Angebot, muß man den Bedarf zwangsläufig reduzieren. Erstmal können Verbraucher abgeschaltet werden, die eine Weile ohne Strom auskommen, das sind z.B. Kühlanlagen in größen Kühlhäusern oder mit steigender Tendenz Wärmepumpen. Sowas kann mehrere Stunden abgeschaltet werden, ohne daß es zu Problemen führt. Darüber hinaus muss man andere Speicher schaffen, wie große Pumpspeicherkraftwerke oder solarthermische Kraftwerke, welche prinzipbedingt Solarenergie in Form von Wärme speichern und über einen längeren Zeitraum verteilt einspeisen können. Insofern denke ich auch, daß Desertec noch lange nicht vom Tisch ist. Wenn man nur zwei Prozent der Sahara mit Solarkraftwerken bedecken würde, deckt das den kompletten weltweiten Energiebedarf. Ein weltweites Verteilnetz wäre mittels HGÜ-Leitungen auch möglich, vor allem eine Ausdehung in Ost-West-Richtung wäre sehr nützlich zur Lastverteilung, da westlichere Anlagen zu späteren Tageszeiten beschienen werden, wenn über östlichen Anlagen schon der Abend anbricht. Das würde die benötigte Menge an Speichern reduzieren, allerdings wahrscheinlich so hohe Lastflüsse haben, daß es deswegen schwierig zu realisieren ist. Ich halte ein weltweites Netz für schwierig, aber meiner Meinung nach wird Desertec oder ein Äquivalent dazu definitiv die Stromversorgung von Europa übernehmen. Die arabischen Wüsten wären auch nicht so weit weg und die Kombination würde eine hilfreiche Ost-West-Ausdehnung bewirken. Klar, ist teuer - aber mit bestehener Technik realisierbar - und auf absehbare Zeit auch alternativlos. Da können sich die Verfechter der Kernfusion mit ihrer Atomkochtöpfen noch so anstrengen, selbst wenn die noch "Serienreife" erlangen, kommen sie 50..70 Jahre zu spät damit rüber. Man könnte die Entwicklung dieser Brücken- oder Sackgassentechnologie auch abbrechen, es ist bereits absehbar, daß man sie nicht mehr braucht.
Ben B. schrieb: > In der Praxis sind einige Anlagen mit rotierenden Massen ziemlich > wichtig, sie verschaffen Zeit bei der Regelung Sehe ich auch so. Die Regelung wird ohne deutlich anspruchsvoller. Ben B. schrieb: > Erstmal können Verbraucher abgeschaltet werden, > die eine Weile ohne Strom auskommen, das sind z.B. Kühlanlagen in größen > Kühlhäusern oder mit steigender Tendenz Wärmepumpen. Ja, vermutlich auch ein Grund warum Grossverbraucher und Erzeuger im Privathaushalt mittlerweile Datenschnittstellen vorhalten. Genutzt werden die m.W. aber noch nicht. Es fehlt wohl ein Standart.
Windkraftanlagen verwenden heute meistens direkt angetriebene doppelt gespeiste Asynchronmaschinen, die direkt auf der Rotornabe sitzen. Doppelt gespeist bedeutet, daß der Rotor via Umrichter einen dreiphasigen Erregerstrom bekommt, an der Statorwicklung lässt sich die Ausgangsleistung dann direkt als dreiphasiger Wechselstrom abnehmen. Durch diese Bauweise erhält man eine komplett variable Drehzahl des Generatos und der Umrichter muß nur einen sehr kleinen Teil der Ausgangsleistung verarbeiten. Man hat dadurch sogar einen schnell regelbaren Kurzzeitspeicher, indem man die Drehzahl der Anlage bei kurzen Lastbedarfseinbrüchen steigert und bei Lastspitzen reduziert. Frühere Anlagen verwendeten netzsynchron drehende Generatoren (oft sogar einfache Asynchronmaschinen), die über ein Getriebe angetrieben wurden. Meistens waren die zwischen zwei Drehzahlen umschaltbar, aber besonders flexibel ist das natürlich nicht. Nochwas, was mich immer so nervt: Wenn irgendwelche Leute, die davon keine Ahnung haben, immer gleich den großen Blackout prophezeien, wo wir alle wochenlang keinen Strom haben weil das Netz so kompliziert aufzubauen sei. Das ist totaler Quatsch. Natürlich muß man noch viel Speicherraum aufbauen um mit einem vollständig regenerativ betriebenen Netz auch sonnenlose Schwachwindzeiten abzudecken. Wenn wir das nicht tun passiert natürlich das Gleiche wie bei einem Auto, was man nicht rechtzeitig oder zu wenig betankt - man bleibt auf der Strecke. Wenn wir dazu zu doof sind, dann ist das halt so. Aber nicht weil die Technik das nicht kann oder nicht verfügbar wäre, sondern weil wir zu doof sind. Dazu kommt noch, daß elektronische Wechselrichter ein Netz extrem schnell wieder aufbauen könnten solange ihre (Solar)Generatoren oder Energiespeicher Strom liefern. Wenns sein muß, springen sie Null..Nennlast in einer Sekunde, ohne das geringste Problem. Man hat nicht die thermische Trägheit von Kohlekesseln oder Atomkochtöpfen, man braucht auch nicht 5..10 Prozent der installierten Leistung als Eigenbedarf von außen, wie z.B. ein großes Kohlekraftwerk wenn es angefahren werden soll. Ansonsten können das nur dafür ausgelegte Wasserkraftwerke (meistens Pumpspeicherkraftwerke). Wenn man ihre Turbinen im Leerlauf drehen lässt, erreichen sie Null..Nennlast in 10..20 Sekunden. Aber selbst das ist deutlich länger, als ein elektronischer Wechselrichter dafür braucht.
> Ja, vermutlich auch ein Grund warum Grossverbraucher und Erzeuger > im Privathaushalt mittlerweile Datenschnittstellen vorhalten. Die relevanten Anlagen sind eher "echte" Großverbraucher in der Industrie oder dem Gebäudemanagement. Die Kühlanlagen von großen Gefrier-Lagern oder die Klimaanlagen von großen Bürohäusern haben Leistungsaufnahmen im Megawatt-Bereich. Da braucht man schon eine Menge Privathaushalte bzw. flächendeckenden Einsatz, um deren Einfluß zu erreichen. > Genutzt werden die m.W. aber noch nicht. Es fehlt wohl ein Standart. Es gibt da noch eine einfachere Möglichkeit, die bei Wärmepumpen großflächig im Einsatz ist. Dabei wird über z.B. einen Rundsteuerempfänger ein einfaches an/aus-Signal an die Wärmepumpe gegeben. Der Netzbetreiber erhält dadurch eine einfache Möglichkeit, ihre Last für bis zu 2..3 Stunden vielleicht vom Netz zu nehmen wenns sein muß. Das Ziel ist halt eine flexiblere Nutzung dieser Regeltechnik, so wie das in der Solarenergie bereits gemacht wird. Also nicht nur Vollast oder Aus, sondern den Anlagen wird eine bestimmte Leistungsabsenkung vorgegeben, oder daß sie x Prozent Blindleistung fahren sollen. Das ist heute noch oftmals nur abgestuft möglich (z.B. Leistungsabsenkung in 20%-Schritten bei großen Solarparks), wird aber irgendwann stufenlos sein. Das Problem ist halt, daß man ein Stromversorgungsnetz nicht nur mit Last überlasten kann, sondern auch durch Erzeugung. Der Leitung ist egal in welche Richtung die Ampere fließen - werden's zuviel, wird sie heiß. Ich sag das auch immer wieder weil ich in der Region wohne: Vattenknall in diesem Falle hat diese Entwicklung nicht vorhergesehen, als die nach der Wende das ostdeutsche Hoch- und Höchstspannungsnetz übernommen haben. Da wurde vor allem das 110kV-Netz massiv ausgedünnt, um schlanker zu werden und mehr Gewinn einzustreichen. Es gibt heute keine 110kV-Verbindungen zwischen Berlin und Brandenburg mehr. Als Folge davon staut sich der in der Region regenerativ erzeugte Strom auf der 110kV-Ebene vor den großen Umspannwerken Neuenhagen und Wustermark (Thyrow im Süden hat nicht so viel Leistung weil es nicht an die 380kV-Transversale angebunden ist, welche die meisten innerstädtischen Gebiete speist). Um diese 110kV-Leitungen nun nicht zu überfordern mussten Wind- und Solarparks oft komplett abgeschaltet werden. Etwas besser geworden ist's durch den Neubau eines Umspannwerks bei Fürstenwalde, welches über ein Erdkabel 300MVA oder so vom Solarpark Neuhardenberg aufnehmen kann. Diese Leitung (Neuenhagen-Letschin) war die am stärksten überlastete Leitung, vor allem weil eine parallele Verbindung über Bad Freienwalde nach Neuenhagen nach der Wende abgebaut wurde. Jetzt ist die Uckermarktleitung bei starker regenerativer Einspeisung das größere Sorgenkind. Das ist eine 220kV-Verbindung von Neuenhagen hoch nach Pasewalk. In diese Leitung speist unter anderem der Energie-Komplex Bertikow ein, wodurch der Abschnitt Bertikow/Vierraden (bei Schwedt) bis Neuenhagen regelmäßig an seine Leistungsgrenze kommt. Von Vierraden führt eine Kuppelleitung nach Polen (Gryfino) und die Polen regen sich seit Jahren darüber auf, daß sich deutscher Strom von dort übers polnische Netz (welches schon immer nicht auf hohe Transportkapazitäten ausgelegt war) ausbreitet. Seit 10 Jahren will man diese Leitung auf 380kV ausbauen, scheitert aber immer wieder aus gerechnet an sowas wie Öko-Aktivisten. Nur bei einer Leitung war Vattenknall schlauer, und das ist die 380kV-Leitung Lubmin-Neuenhagen. In Lubmin stand das recht leistungsstarke AKW Greifswald. Nach dessen Abschaltung unmittelbar nach der Wende, wurde diese Leitung abgeschaltet (sogar komplett abgeklemmt), aber glücklicherweise nicht abgebaut. Heute fließen darüber viele hundert Megawatt regenerativer Strom vom Norden nach Berlin, Windstrom aus der Ostsee und von gleich drei neuen Umspannwerken (Altentreptow Nord, Altentreptow Süd und Badingen) aus den nördlichen Regionen.
Peter schrieb: > wäre es dann überhaupt notwendig die einspeisenden Anlagen zu regeln Natürlich. IUnknown schrieb: > Jeder Wechselrichter möchte Strom einspeisen. Das würde die Spannung > erhöhen Vor allem die Frequenz. Man muss exakt so viel Energie einspeisen, wie die Verbraucher gerade benötigen, das ist schon bei konventionellen Kraftwerken so. Man darf keinesfalls alles Einspeisen was die Snne aktuell so bringt. Blöderweise muss auch so viel eingespeist werden, wie die Verbraucher benötigen. Nachts ist das bei PV halt blöd. Kein Fernsehen abends, kein elektrisches Licht.
> Man muss exakt so viel Energie einspeisen, wie die Verbraucher > gerade benötigen, das ist schon bei konventionellen Kraftwerken so. Quatsch. Das "Netz" speichert die Differenz. Und das ist alles ausgerechnet. Frag' die Kobolde! SCNR
Gab es nicht vor einiger Zeit sogar eine Änderung für die Wechselrichter von Solaranlagen, dass sie bei einer bestimmten Frequenz nicht mehr einfach nur ausschalten, sondern stufenweise die Leistung reduzieren müssen, weil man Angst hatte dass bei einer Massen Abschaltung bei Frequenz X das Netz zusammenbricht? Die meisten Windräder beziehen Strom aus dem Netz damit sie netzsynchron einspeisen können. Wie das genau gemacht wird weiß ich nicht, vermutlich wird eine Wicklung vom Generator mit Netzspannung betrieben. Naja heutzutage würde ich auf jeden Fall keine Uhr mehr haben wollen, welche das Stromnetz als Taktgeber hat.
DANIEL D. schrieb: > Naja heutzutage würde ich auf jeden Fall keine Uhr mehr haben wollen, > welche das Stromnetz als Taktgeber hat. Die Netzfrequenz ist nach wie vor dafür gut geeignet.
DANIEL D. schrieb: > Gab es nicht vor einiger Zeit sogar eine Änderung für die Wechselrichter > von Solaranlagen, dass sie bei einer bestimmten Frequenz nicht mehr > einfach nur ausschalten, sondern stufenweise die Leistung reduzieren > müssen, weil man Angst hatte dass bei einer Massen Abschaltung bei > Frequenz X das Netz zusammenbricht? Ja, irgendwann kam bei den Netzbetreibern an, dass mehr als 2% regenerativ erzeugt werden kann, das Netz trotzdem stabil bleiben kann - aber nicht, wenn man bei jedem kleinen Regeleingriff erstmal alle regenerativen Erzeuger abwirft. Seitdem dürfen Windenergieanlagen auch (Kurzzeit-)Regelleistung und Blindleistung bereitstellen, das wurde in demselben Zug angepasst. MfG, Arno
MaWin schrieb: > Nachts ist das bei PV halt blöd. Kein Fernsehen abends, kein > elektrisches Licht. Und wie immer steh MaWin zielsicher für rückständige Polemik von 1965. Ich verwende meinen Solarstrom selbstverständlich auch Nachts. Ist bei den meisten neueren Anlagen heute kein Problem mehr. Wie das funktioniert, kann sich jeder eigentlich schon denken ;-) Ich sags lieber nicht, möchte den Blutdruck unseres Bartbrabblers MaWin nicht unnötig in die höhe treiben.
Ben B. schrieb: > Windkraftanlagen verwenden heute meistens direkt angetriebene doppelt > gespeiste Asynchronmaschinen, die direkt auf der Rotornabe sitzen. Nein. Dein "heute" war vor zehn, zwanzig Jahren, heute (ohne "") ist es üblicherweise eine PSM mit Vollumrichter. Z.B. https://www.enercon.de/technologie/komponenten/ https://www.vestas.com/en/products/enventus_platform# https://www.siemensgamesa.com/en-int/products-and-services/offshore/wind-turbine-sg-11-0-200-dd DANIEL D. schrieb: > Die meisten Windräder beziehen Strom aus dem Netz damit sie netzsynchron > einspeisen können. Wie das genau gemacht wird weiß ich nicht, vermutlich > wird eine Wicklung vom Generator mit Netzspannung betrieben. Nein. Einfach nur nein. DANIEL D. schrieb: > Naja heutzutage würde ich auf jeden Fall keine Uhr mehr haben wollen, > welche das Stromnetz als Taktgeber hat. Weil? Arno schrieb: > Seitdem dürfen Windenergieanlagen auch > (Kurzzeit-)Regelleistung und Blindleistung bereitstellen, das wurde in > demselben Zug angepasst. In den aktuellen Richtlinien zum Fault ride through werden sie da sogar sehr explizit in die Pflicht genommen, insbesondere die deutschen Einspeiserichtlinien sind bei allen Anlagen >100kW da recht streng.
Name: schrieb: > Wie das funktioniert, kann sich jeder eigentlich schon denken ;-) Schon die Überschrift und damit die Rahmenbedingung des Threads gelesen ? Affenkundig nicht. Dazu passt, mit dem Gemecker nicht unter dem Namen aufzutreten, unter dem du sonst postest. Feige und dumm.
vn nn schrieb: > Arno schrieb: >> Seitdem dürfen Windenergieanlagen auch >> (Kurzzeit-)Regelleistung und Blindleistung bereitstellen, das wurde in >> demselben Zug angepasst. > > In den aktuellen Richtlinien zum Fault ride through werden sie da sogar > sehr explizit in die Pflicht genommen, insbesondere die deutschen > Einspeiserichtlinien sind bei allen Anlagen >100kW da recht streng. Ja, die Regulierung ist sehr schnell von "schaltet bloß ab und lasst uns in Ruhe" ins Gegenteil umgeschwenkt. MaWin schrieb: > Name: schrieb: >> Wie das funktioniert, kann sich jeder eigentlich schon denken ;-) > > Schon die Überschrift und damit die Rahmenbedingung des Threads gelesen > ? Wenn man ein bisschen weiter als die Überschrift liest, steht im ersten Beitrag "Stromquellen, die nicht wie ein klassischer Generator auf rotierende Massen beruhen" (und gemeint ist offenbar netzsynchron). Haben fast alle verstanden. MfG, Arno
DANIEL D. schrieb: > Naja heutzutage würde ich auf jeden Fall keine Uhr mehr haben wollen, > welche das Stromnetz als Taktgeber hat. Das ist eigentlich unproblematisch. Es können zwar Abweichungen von ein paar Minuten entstehen (wie 03.2018). Diese Abweichungen werden aber später wieder ausgeregelt in dem der Sollwert der Netzfrequenz leicht erhöht wird. Nennt sich Quartärregelung. https://www.energie-lexikon.info/frequenzregelung_im_stromnetz.html Damit sollten alle netzsynchronen Uhren genauso langzeitstabil wie Funkuhren sein. Eventuell wird der Drift nach unten im Winter erst mit der Märzsonne wieder eingefangen...
MaWin schrieb: > Schon die Überschrift und damit die Rahmenbedingung des Threads gelesen > ? > > Affenkundig nicht. Das in Batteriespeichern rotierende Massen sein sollten, ist mir neu. Meine Batterie hat einen Netzsynchronen Wechselrichter ;-) MaWin schrieb: > Dazu passt, mit dem Gemecker nicht unter dem Namen aufzutreten, unter > dem du sonst postest. Interessant! Welcher ist das?
Arno schrieb: > Wenn man ein bisschen weiter als die Überschrift liest, steht im ersten > Beitrag "Stromquellen, die nicht wie ein klassischer Generator auf > rotierende Massen beruhen" (und gemeint ist offenbar netzsynchron). > Haben fast alle verstanden. Danke, ja so war das gemeint. Dass Nachts kein PV Strom zur Verfügung steht ist klar und dass man dafür eine Speicherlösung oder eine andere Stromquelle benötigt ebenso. MaWin schrieb: > Vor allem die Frequenz. Das ist der Punkt den ich nicht verstehe. Warum ändert sich dann die Frequenz? Bei einem klassischen Generator habe ich mir das so erklärt, dass dieser bei Überlast nicht mehr seine Nenndrehzahl halten kann und die Frequenz dadurch abfällt. Doch wie ist das bei einem Wechselrichter der über Halbleiter die Frequenz generiert?
Peter schrieb: > Doch wie ist das bei einem Wechselrichter der über Halbleiter die > Frequenz generiert? Der Wechselrichter muss seine PWM an der Netztspannung orientieren. Ohne Netz keine Einspeisung. Der wird halt die momentan anstehende Netzspannung messen, und sie mit in seiner Regelung mit berücksichtigen - inklusive vielen anderen Parametern. Ich kenne das im Detail nur von Rückspeisenden Wechselrichtersystemen für die Industrie, und da war das so. Im Endeffekt eine Brückenschaltung mit 3 IGBT-Vollbrücken und einer Drossel. Den Rest macht die (sehr komplizierte) Software. Bei den mir bekannten Wechselrichtern war es 5kHz PWM-Frequenz, aber da lag die Leistung auch bei 100kW.
Peter schrieb: > Das ist der Punkt den ich nicht verstehe. Warum ändert sich dann die > Frequenz? Vergiss MarWin. Er versteht deine Frage nicht. Die Antwort auf deine Frage steht im Thread. Ohne drehende Massen ist das Leistungsgleichgewicht nicht mehr an der Netzfrequenz messbar. Das macht die Regelung sehr komplex.
Peter schrieb: > Doch wie ist das bei einem Wechselrichter der über Halbleiter die > Frequenz generiert? Soweit mit bekannt: damit der Wechselrichter einspeisen kann, muss es eine Phasenverschiebung zwischen Netz und Wechselrichter geben. (Er soll ja nicht die Effektivspannung erhöhen). Wo jetzt die Probleme liegen sollen ist mir nicht klar.
Peter schrieb: > MaWin schrieb: > >> Vor allem die Frequenz. > > Das ist der Punkt den ich nicht verstehe. Warum ändert sich dann die > Frequenz? > Bei einem klassischen Generator habe ich mir das so erklärt, dass dieser > bei Überlast nicht mehr seine Nenndrehzahl halten kann und die Frequenz > dadurch abfällt Nein. Wie funktioniert die Energieübertragung im konventionellen Generator - Verbraucher - Netz ? Der drehende Generator erzeugt im wesentlichen dieselbe Spannung, weil die Spannung von der Drehzahl anhängt und die ja 50Hz ergeben soll. Damit der Generator Energie zum Verbraucher bringt, 'schiebt' er Strom, d.h. die von ihm erzeugte (Wechsel)Spannung ist etwas voreilend, damit Strom von ihm aus ins Netz fliesst. Und wenn der Verbraucher mit dem Strom nichts anfangen kann, dann steigt die Spannung im Netz tatsächlich phasenverschoben etwas früher an, und wenn jede 50Hz Welle ein klein wenig früher steigt und fällt als die vorherige steigt damit die Frequenz. Die Frequenz ist damit die Regelgrösse im Netz, ob sieehr Energie reinschieben dürfen oder nicht, nicht nur für Drehstromgeneratoren, sondern auch für Umrichter, gibt es ja auch ohne Photovoltaik in Gross am Ende von HGÜ. https://de.wikipedia.org/wiki/Hochspannungs-Gleichstrom-%25C3%259Cbertragung
MaWin schrieb: > Nein. Die entnommene Spannung kann über die Stärke des Erregerfelds gesteuert werden, wenn dieses durch einen Elektromagneten (elektrische Erregung, Fremderregung) erzeugt wird.
Also ein Netz komplett ohne drehende Massen wirds so schnell nicht geben. Jedenfalls nicht, solange man nicht auch noch die komplette Ausgangsleistung großer Wasserkraftwerke durch Maschinen-Umrichter schickt, halte ich aber nichts von. Solarthermische Kraftwerke würden ebenfalls Dampfturbinen mit drehenden Generatoren verwenden. Ansonsten sind elektronische Wechselrichter extrem flexibel, Wenn Du von sowas einen 88,666Hz Sägezahn als Netzspannungsform willst, bekommst Du ihn auch. Also ich wüsste nicht wieso die Regelung ein Problem damit hätte, möglichst nahe am 50Hz Sinus zu bleiben, auch ohne rotierende Massen. Das 5..8kHz Gefiepse großer Industrie-Umrichter ist nervig, aber den IGBTs geschuldet. Große IGBTs sind ziemliche Divas was ihre Schaltgeschwindigkeit und ihr Verhalten beim Sperren betrifft. Da muß man hinterher viel Aufwand betreiben, um die PWM-Frequenz aus dem erzeugten Ausgangsstrom herauszufiltern. Vielleicht werden irgendwann FETs gut bzw. preisgünstig genug für Umrichter mit bis zu ein paar Megawatt Leistung. Die könnte man auch mit sagen wir 100kHz fahren. Vielleicht braucht man dann einige 100 Watt Treiberleistung (wenig gemessen an der Ausgangsleistung), aber die damit erreichbare Qualität der Ausgangsspannung wäre deutlich besser. Was auch wirklich nervt ist die Profilneurose von MaWin&Friends. Die Frage, wieso sich der eine MaWin (wenns ihn denn geben sollte) nicht einfach anmeldet, ist schwerer zu beantworten als die Lösung all unserer Energieprobleme.
Karl schrieb: > Soweit mit bekannt: damit der Wechselrichter einspeisen kann, muss es > eine Phasenverschiebung zwischen Netz und Wechselrichter geben. (Er soll > ja nicht die Effektivspannung erhöhen). Genau das wird immer wieder postuliert, aber ist meines Erachtens falsch. Stellt euch mal hypothetisch vor, ein Netz arbeitet mit Rechteckspannung. Nun will an einem Ende ein Erzeuger einspeisen. Er wird wohl nicht wenn eine negative Halbwelle anliegt mit einer positiven Spannung das auszugleichen versuchen. Stattdessen wird er immer wenn er eine positive Halbwelle an seinem Netzanschluß erkennt, selber eine positive Halbwelle zu genau dem gleichen Zeitpunkt bereitstellen, die natürlich eine höhere Spannung haben muß als wenn er sie nicht bereitstellt am Netzanschluß anliegt, damit er Leistung ins Netz einspeist. Das sich die Frequenz ändert wenn ein Überangebot/Unterangebot vorliegt ist dadurch bedingt daß sich rotierende Massen auf Erzeugerseite schneller drehen wenn die Abnahme (elektr. Leistung) kleiner ist als die mechanische Leistung am Generator. Auf Abnehmerseite umgekehrt. Und im Netz ist die Frequenzstabilität eine Führungsgröße damit immer ein Gleichgewicht zwischen Erzeugung und Abnahme vorhanden ist. Das ist aber eine ingenieurtechnische Festlegung, im ehemaligen Ostblock-Verbundnetz war ständig Unterfrequenz, da hat man halt bei Erzeugung < Abnahme nicht eingegriffen.
> Soweit mit bekannt: damit der Wechselrichter einspeisen kann, > muss es eine Phasenverschiebung zwischen Netz und Wechselrichter > geben. (Er soll ja nicht die Effektivspannung erhöhen). Doch. Wenn Dein erster Satz stimmen würde, könnte kein einziger Inselwechselrichter arbeiten. In einem Netz ohne direkt gekuppelte drehende Maschinen oder Induktivitäten/Kapazitäten (als Beispiel, wenn man über einen Inselwechselrichter ein paar alte Glühlampen betreibt) ist die Ausgangsspannung die einzige Regelgröße, die Dir bleibt. Die Aufgabe des Wechselrichters besteht dann darin, so viel Strom einzuspeisen wie nötig ist, um 230V am Ausgang zu halten. In Verbundnetzen (mehrere einspeisende Wechselrichter) müsste man den Wechselrichtern nun noch einen Strom-Sollwert vorgeben, bzw. einen Bereich, in dem sie ihren Ausgangsstrom an die Ausgangsspannung anpassen sollen. Oder sowas wie fahre 100% Ausgangsstrom bei 225V linear fallend bis 0% bei 235V. Bei zwei Wechselrichtern mit Ausgangsleistung 1 und einem Verbraucher mit ebenfalls Stromaufnahme 1 würden sich beide Wechselrichter die Last brüderlich bei 50% teilen. Kommt eine zweite gleiche Last hinzu, liefern beide Wechselrichter 100% Nennlast und die Spannung würde auf 225V absinken (was innerhalb der Toleranz liegt und durch Anpassungen der Regelkurve noch ausgeglichen werden könnte wenn man es will). Die Regelung bei Laststprüngen muß dabei aber besonders schnell sein, da die Pufferwirkung von direktgekuppelten drehenden Massen fehlt. In der Praxis hat man natürlich Abweichungen von meinem einfachen Rechenmodell, da sich an ohmischen Lasten mit der Spannung auch die Stromaufnahme ändert und man keine 100% Nennleistung aller Generatoren möchte. Die Phasenverschiebung bei Wechselrichtern brauchst Du nur zur Blindleistungskompensation. Blindleistung hat man bei allen reaktiven Bauteilen im Netz, also schon an den Transformatoren im Übertragungsnetz, an überall vorhandenen Kapazitäten und natürlich an direkt am Netz laufenden Antriebsmaschinen (deren Solldrehzahl von der Netzfrequenz abhängig ist). Bei letzterem entsteht auch eine Abhängigkeit zwischen Leistungsaufnahme und Änderung der Netzfrequenz. Bei steigender Frequenz nehmen sie mehr Leistung auf weil sie ihre Drehzahl erhöhen wollen und bei fallender Frequenz reduziert sich ihre Drehzahl bei entsprechend geringerer Leistungsaufnahme. Motorbetrieb und Generatorbetrieb direkt netzgekuppelter Maschinen mit frequenzabhängiger Drehzahl (also keine RSM z.B.) ist elektrisch identisch, jeder dieser Motoren kann als Generator arbeiten und jeder Generator kann auch als Motor laufen, ohne daß man irgendwas umschalten muß. Ob das Ding als Motor oder Generator läuft hängt nur davon ab, ob man den Rotor bremst oder beschleunigt. Einfache Wechselrichter können nicht mal Blindleistung bzw. über den Phasenversatz einspeisen, da sie ihren Ausgangsstrom exakt an die Spannungskurve anpassen. Damit verhalten sie sich wie ein negativer ohmischer Verbraucher bzw. negativem Strom und liefern nur reine Wirkleistung.
Ben B. schrieb: > Einfache Wechselrichter können nicht mal Blindleistung bzw. über den > Phasenversatz einspeisen, da sie ihren Ausgangsstrom exakt an die > Spannungskurve anpassen. Damit verhalten sie sich wie ein negativer > ohmischer Verbraucher bzw. negativem Strom und liefern nur reine > Wirkleistung. Falsch. Seit einigen Jahren müssen z.B. alle Solarwechselrichter (als Beispiel!) Blindleistung erzeuzen können. Meiner kann das zum Beispiel (Fronius Symio), und das ist ein kleines Gerät mit lediglich 5kW. Das ist ja auch kein Problem, denn der WR gibt ohnehin den Strom vor, da die Phase zu ändern ist eine kleine Rechenübung in Software. Technische Details dazu würden mich allerdings interessieren: Woher weiß der WR, in welcher Phase er den Strom einprägen muss? Das weiß ich leider nicht.
Vielen Dank für die vielen Antworten, ich denke nun bin ich schlauer. :)
> Seit einigen Jahren müssen z.B. alle Solarwechselrichter (als > Beispiel!) Blindleistung erzeuzen können. Stimmt. Aber wieso nagelst Du mir an meinen Text ein Falsch dran? Gibts bei Dir erst "seit einigen Jahren" PV-Anlagen und der Altbestand hat keine Daseinsberechtigung mehr? Ich sprach von einfachen Wechselrichtern mit wenig Leistung, ein neueres 5kW-Gerät würde ich da nicht gerade drunter zählen, sondern eher so die alten SWR850 oder vergleichbare, sowas dürfte vor 20..25 Jahren ziemlich wenig von Blindleistungseinspeisung gehört haben. > Woher weiß der WR, in welcher Phase er den Strom einprägen muss? Genau da geht's los, warum Dein Wechselrichter wahrscheinlich keine Blindstromeinspeisung macht, auch wenn er's könnte. Das müßte ihm nämlich vom VNB mitgeteilt werden. Ich weißt nicht ob das flächendeckend via Rundsteuertechnik gemacht wird, ein Datenankoppelgerät wie bei größeren Anlagen für deren Bussystem zu einer VNB-Datenverbindung wirst Du bestimmt nicht haben. Die PV-Großanlagen erledigen schon etliche Jahre einen recht großen Teil an Blindleistungsbereitstellung. Bei einem 500kWp Wechselrichter können durchaus schon mal 150..200kVAr gefahren werden. Ob die für jede Phase unterschiedliche Blindleistungswerte fahren weiß ich aber auch nicht. Vermutlich nicht, aber wenn doch dann wohl nur wenige Prozent abweichend, sonst werden die Phasenströme zu unsymmetrisch. Gesehen habe ich es bislang nur auf alle Phasen gleich verteilt bzw. nirgendwo stand was anderes. Die Trafos dieser Anlagen (so große Wechselrichter speisen üblicherweise in ein 10/20kV MS-Netz ein, welches die Leistung des Parks zusammenführt) sind jetzt auch nicht groß großzügig dimensioniert, wenn der oder die angeschlossenen Wechselrichter wirklich mal Volldampf machen, laufen die an ihrer Leistungsgrenze ohne große Reserven für zusätzlich erhöhte Phasenströme.
Fuer die Stabilisierung wird in dem Falle eine leistungsstarke Akkupufferung benötigt. So eine Anlage gibt es zum Beispiel von Tesla, Elon Musk, in Australien.
Ben B. schrieb: > Stimmt. Aber wieso nagelst Du mir an meinen Text ein Falsch dran? Ja, stimmt, falsch stimmt nicht. Sorry.
Die gibts hier auch schon, aber bislang in eher homöopatischen Mengen. Beispiel Solarpark Neuhardenberg: 5MW Batteriespeicherkraftwerk mit 5MWh Kapazität. Gesamtleistung der PV-Technik dort: 155MWp. Dagegen mal jemand aus einer anderen Liga - Goldisthal: 1060MW Pumpspeicherkraftwerk mit 8500MWh Kapazität. Sorry, aber so'n Mini-Batteriekraftwerk ... scheißt sich weg.
Ben B. schrieb: > Die gibts hier auch schon, aber bislang in eher homöopatischen > Mengen. > > Beispiel Solarpark Neuhardenberg: 5MW Batteriespeicherkraftwerk mit 5MWh > Kapazität. Gesamtleistung der PV-Technik dort: 155MWp. > > Dagegen mal jemand aus einer anderen Liga - Goldisthal: 1060MW > Pumpspeicherkraftwerk mit 8500MWh Kapazität. > > Sorry, aber so'n Mini-Batteriekraftwerk ... scheißt sich weg. Veraltetes Wissen, Herr Graubart. Aber Hauptsache mal kräftig mit Kraftausdrücken um sich geschmissen ;-) Die Technologie steht (im MWh-Maßstab) noch ganz am Anfang, will heißen, groß los ging es erst 2020. Aktuell ist die Technik gerade am Kommen, was ein Nebenprodukt der ganzen E-Autos ist: Bisher waren Batterien zu teuer, das hat sich wirklich erst um 2020 geändert, durch Skaleneffekte. Das, soweit mir bekannte größte, ist mit 1200MWh: https://www.energy-storage.news/news/at-300mw-1200mwh-the-worlds-largest-battery-storage-system-so-far-is-up-and 1200MWh ist durchaus schon im Maßstab von Pumpspeichern. Weitere: Alamitos Energy Center : 400MWh Gateway Energy Storage : 230MWh
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