09.01.2018 - Studie/Handel sorgt für Schwankungen im Stromnetz

Eine Studie deutscher, britischer und japanischer Forscher zu Schwankungen der Frequenz in Stromnetzen zeigt überraschende Ergebnisse. Die Wissenschaftler des Forschungszentrums Jülich und des Göttinger Max-Planck-Instituts für Dynamik und Selbstorganisation (MPIDS) haben gemeinsam mit ihren internationalen Kollegen Frequenz-Fluktuationen in Stromnetzen in Europa, Japan und den USA analysiert. Anschließend haben sie aus den Ergebnissen mithilfe mathematischer Modelle Vorhersagen über mögliche Anfälligkeiten und deren Ursachen erstellt.

Dabei steßen die Forscher auf zwei unerwartete Resultate. „Zum einen zeigt das Netz alle 15 Minuten besonders starke Schwankungen", erklärt Dirk Witthaut vom Jülicher Institut für Energie- und Klimaforschung. Dies sei genau der Zeitraum, in dem sich Erzeuger auf dem Strommarkt in Europa auf eine neue Verteilung für die Erzeugung einigen würden. Damit ändere sich, wo wie viel Strom in das Netz eingespeist werde. "Zumindest in Europa leistet der Stromhandel also einen wesentlichen Beitrag zu den Schwankungen der Netzfrequenz", so die Schlußfolgerung von Witthaut. Außerdem folgen die statistischen Schwankungen des Netzes um den Sollwert von 50 Hertz nicht der erwarteten Verteilung. Stattdessen sind mehr extreme Ausschläge wahrscheinlich. Mit mathematischen Modellen haben die Wissenschaftler die erwarteten Schwankungen je nach Netzgröße berechnet und abgeschätzt, wie sehr die Störungen von erneuerbaren Energien abhängen. Dabei zeigt sich im Vergleich der untersuchten Regionen, dass ein größerer Anteil an Erneuerbaren tatsächlich zu größeren Netz-Fluktuationen führt. „So ist beispielsweise der Anteil der Wind- und Solarerzeugung in Großbritannien um ein vielfaches höher als etwa in den USA – das führt zu größeren Schwankungen der Netzfrequenz", so Witthaut. Bei einem erhöhter Grünstrom-Anteil sollte daher nach Einschätzung der Forscher in eine intelligente Anpassung der Erzeuger und Verbraucher an die Netzfrequenz investiert werden. Zu einem interessanten Ergebnis kamen die Forscher zudem beim Vergleich der beiden Ursachen für die Fluktuationen. Demnach sind die durch den Stromhandel hervorgerufenen Frequenzschwankungen im Netz bedeutsamer als solche aufgrund der Einspeisung erneuerbarer Energien.

Microgrids als Lösung bei der Integration erneuerbarer Energien sehen die Forscher indes eher skeptisch. Denn laut ihrer Untersuchen zeigen kleine Stromnetze stärkere Schwankungen als große. „Unsere Studie weist darauf hin, dass eine Aufteilung eines großen und damit sehr trägen Netzes – wie etwa das kontinentaleuropäische Stromnetz – in Microgrids zu größeren Frequenzschwankungen führt", erläutert Benjamin Schäfer vom Göttinger MPIDS. Technisch seien Microgrids daher nur eine Option, wenn die heutigen sehr strikten Frequenz-Standards aufgeweicht würden.

MBI/ses/9.1.2018

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