Bedeutung der synchronisierten Erzeugung für die Versorgungssicherheit
In einer Pressemitteilung des Bundesverbandes Braunkohle (DEBRIV) versucht dessen Sprecher George Milojcic die These zu widerlegen, Strom aus Großkraftwerken verstopfe die Stromleitungen: Wind- und PV-Anlagen bräuchten verlässliche Partner. Ohne synchronisierte Stromerzeugungsanlagen könnten die witterungsabhängigen Wind- und PV-Anlagen nicht betrieben werden. Ein jederzeit verfügbarer und regelbarer Kraftwerkspark müsse bereit stehen, wenn die Sonne nicht scheine und der Wind nicht wehe. Auch bei hohem Wind- und PV-Stromangebot könne eine sichere Stromversorgung nur mit synchronisierten Erzeugungsanlagen gewährleistet werden. Dafür ständen die Begriffe Systemdienstleistung und Mindesteinspeisung. Der Betrieb von Kohlen- und Gaskraftwerken sei also aus zwei Gründen unverzichtbar.
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„Die Entscheidung, die Nutzung der Kernenergie hierzulande bis zum Jahr 2022 zu beenden und der weitere Ausbau von Wind- und PV-Erzeugung sind die maßgeblichen stromwirtschaftlichen Randbedingungen der kommenden Dekaden. Hieraus ergibt sich die Frage, wie eine sichere Stromversorgung und die Netzstabilität gewährleistet werden.
Die Frequenz von 50 Hz ist der Takt, nach dem das Stromnetz arbeitet. Synchronisierte Stromerzeugungsanlagen sind fest an diese Frequenz gebunden und halten sie in einer Bandbreite von 49,8 bis 50,2 Hz. Steigt die Stromabnahme, sinkt die Frequenz und sofort muss mehr Leistung ans Netz gebracht werden, sonst bricht es zusammen (Regelleistung).
Das gilt umgekehrt bei sinkendem Strombedarf. Typische Anlagen, die synchronisiert mit dem Netz Strom erzeugen, sind Wärmekraftwerke, die einen Dampfkreisprozess nutzen und Uran, Kohle sowie Gas als Brennstoff einsetzen.
Wind- und PV-Anlagen sind einerseits witterungsabhängig und deswegen nicht immer verfügbar, andererseits werden sie ganz überwiegend nicht synchronisiert betrieben. So nutzt man z. B. Wechselrichter, um Wind- und PV-Anlagen ans Netz anzuschließen. Dieser über eine Leistungselektronik erzeugte Wechselstrom wird vereinfacht gesprochen auf die im Netz bestehende Frequenz aufgespielt, die von den synchronisierten Anlagen stabil gehalten wird. Selbst wenn einige Windanlagen synchronisiert arbeiten, können sie Systemdienstleistungen nur sehr eingeschränkt erbringen, weil sie bei Flaute nicht zur Verfügung stehen und hinsichtlich der Leistung nur ab- aber nicht aufgeregelt werden können.
Synchronisierte und witterungsunabhängige Stromerzeugungsanlagen sind für den stabilen Netzbetrieb also unverzichtbar. Man spricht von Systemdienstleistungen und einer Mindestlast. Damit allerdings wird die Strommenge begrenzt, die aus Wind- und PV-Anlagen in das Netz eingespeist werden kann. Mit der Integration wetterabhängiger PV- und Windleistung in das Stromsystem sind demnach zwei Fragen verknüpft.
Zunächst müssen konventionelle Kraftwerke immer dann verfügbar sein, wenn der Wind nicht weht oder die Sonne nicht scheint. Die geringste gleichzeitige Einspeisung von Wind und PV liegt bei kleiner 1 % der Kapazität, d. h. bei wenigen hundert Megawatt1. In diesem Kontext sind auch Laständerungen zu beherrschen, die im Bereich Wind und Photovoltaik auftreten können. Stichworte hierzu sind ‚größter Viertelstunden- oder Stundensprung‘.