Unter Schwarzstartfähigkeit versteht man zunächst die Möglichkeit ein Netzsegment, Verteilnetz oder sogar eine ganze Regelzone nach einem Stromausfall wieder mit Strom zu versorgen. Nur wenn dies sichergestellt ist, können längere Ausfälle vermieden werden. Eigentlich ein Thema des Netzbetriebs, das ansonsten kaum jemanden zu interessieren hat. Eine Herausforderung des Netzumbaus ist aber, dass man die Schwarzstartfähigkeit zwar sicherstellen muss, aber sie eigentlich nicht endgültig beweisen kann. Windenergie, Solarstrom und Wasserkraft dürfen bei der Machbarkeitsüberprüfung nicht vernachlässigt werden. Simulation hilft…

1. Schwarzstart
Stromausfall – Die Sekunden nach dem Blackout
Unter Schwarzstartfähigkeit versteht man zunächst die Möglichkeit
ein Netzsegment, Verteilnetz oder sogar eine ganze Regelzone nach
einem Stromausfall wieder mit Strom zu versorgen. Nur wenn dies
sichergestellt ist, können längere Ausfälle vermieden werden.
Eigentlich ein Thema des Netzbetriebs, das ansonsten kaum jemanden
zu interessieren hat. Eine Herausforderung des Netzumbaus ist aber,
dass man die Schwarzstartfähigkeit zwar sicherstellen muss, aber sie
eigentlich nicht endgültig beweisen kann. Windenergie, Solarstrom
und Wasserkraft dürfen bei der Machbarkeitsüberprüfung nicht
vernachlässigt werden. Simulation hilft…
Die Vermutung liegt nahe, dass gerade die schlechte Beweisbarkeit, ob
das Stromnetz im Falle eines Kollapses/Stromausfalls wieder gestartet
werden kann, dazu führt, dass schon in naher Zukunft Ansprüche
gestellt werden bestimmte Anlagen oder Einrichtungen mit Geld zu
unterstützen. Mit Hilfe einer speziell für den Test von Smart Grids
konfigurierte Simulationsumgebung[1] können die relevanten
Eigenschaften überprüft werden. Ein Schwarzstart wird bei der Smart
Grid Simulation automatisch bei jedem Neustart der Simulation
getestet. Fair-Pay
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Auswirkung auf dezentrale Stromerzeugung Autor durch eine kleine
Aufmerksamkeit (ab 1 €):
Bei einem Stromausfall ist kein Strom vorhanden. Dies ist sehr
einleuchtend, bedeutet aber auch, dass zum Beispiel keine
Netzfrequenz mehr vorhanden ist. Der Wechselrichter einer PV-Anlage
kann somit auch erst Strom einspeisen, wenn er eine Netzfrequenz
ermitteln kann mit der die Erzeugte Strommenge moduliert werden
muss. Diese Frequenz wird allerdings erst dann wieder vorhanden sein,
wenn das Stromnetz an sich bereits wieder verfügbar ist. Um ein
bestimmtes Netzsegment wieder hochfahren zu können, muss dessen
vertikale Last (Summe aus Gesamtverbrauch abzüglich der Einspeisung)
bekannt sein. Die für den Start eingesetzte Erzeugungsquelle (zum
Beispiel ein anderes Netzsegment) muss diese Last akzeptieren können,
ohne selbst in einen Energie-Defizit zu geraten. blog.Stromhaltig.de

2. Ausschluss Dominoeffekt
Wie ein Schwarzstart nicht ablaufen sollte, konnte man vor einigen
Jahren in den USA erleben[2]. Den Netzbetreibern war beim
Zuschalten der einzelnen Segmente schlicht nicht klar, welche
vertikale Netzlast das jeweilige Segment hatte. Bereits im Jahre 2003
wurde bei ähnlichen Bedingungen ein Dominoeffekt ausgelöst. Der
Ausfall in einem Segment sorgte beim Startversuch zu einer zu starken
Belastung des nächsten Segmentes usw… bis schließlich die halbe
Ostküste ohne Strom war. Auch bei der SmartGrid Simulation konnte
man schön beobachten, dass die (automatisierte) Nutzung von
Nachbarsegmenten eine große Gefahr von Flächenausfällen birgt. Die
PV-Anlagen hatten dabei sogar eine stabilisierende Wirkung, denn in
den ersten Sekundenbruchteilen sorgte die (geringe) Latenz der
Wechselrichter für eine Frequenzstabilisierung. Bei der Simulation
eines sonnigen Winterabends führte dies allerdings zu einem Art
Stottereffekt, welcher ohne Veränderung der Parameter über mehrere
Minuten aufrecht blieb, bevor das Netz wieder vollständig
zusammenbrach.
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Auffällig war beim Schalten einiger Segmente, dass Verhalten der
Verbraucher. Soweit bekannt gab es bislang keine Untersuchung wie
sich eine Sammlung von verschiedenen Verbrauchern beim Neustart
verhalten. Bei den ersten Versuchen mit der Smartgrid Simulation
wurde erschreckend festgestellt, dass viele Großverbraucher
(Wärmepumpe, Kühlschrank,…) beim Neustart innerhalb von wenigen
Sekunden die volle Netzlast ziehen. Dies bedeutet, dass die nach
einem längeren Ausfall auftretende Belastung deutlich über der
Belastung liegen dürfte, die zur gleichen Zeit unter normalen
Big Data trifft
Bedingungen vorherrschen würde. Aktuell wird gerade untersucht, ob
Stromzähler
das sofortige Aussenden eines Lastabwurfs an die
… beschreibt die Rundsendeempfänger (Stromunterbrechung bei Wärmepumpen)
Chancen, die sich hinter rechtzeitig Wirkung zeigt, bevor die hohe Last zu einem erneuten
der Verbreitung von Ausfall führt.
Smart Metern vor allem
bei den privaten
Kraftwerke zum Schwarzstart
Haushalten in den
Die PV-Anlagen können den Neustart etwas stabilisieren, jedoch nicht
kommenden Jahren
eine initiale Frequenz und Spannung im Netz bereitstellen. Im
ergeben. klassischen Netzbetrieb ist die Wasserkraft für einen Schwarzstart sehr
geeignet, besonders aus Pumpspeicherkraftwerken, da die Lastspitze
3,99€ bei Xinxii leichter ausgleichen lässt. Auch Strom aus Windkraft könnte hilfreich
sein, jedoch werden die meisten Windräder mit einem Fernzugriff
betrieben. Kommt es zu einem Stromausfall, so ist auch die
Fernwartung einer Anlage zunächst nicht möglich. Um ein Windkraft
schwarzstartfähig zu machen, müsste es eine Form von
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Schwarztstart – Stromausfall und die Sekunden nach dem Blackout

3. Notstromversorgung haben und eine durch Notstrom gesicherte
Telekommunikationseinrichtung.
Gelerntes für den Netzbetrieb
Bei der Simulation der Schwarzstarfähigkeit konnten etliche Effekte
erkannt werden, die entscheidenden Einfluss auf den Netzbetrieb haben
könnte. Deren Sammlung uns Ausarbeitung würde den Rahmen eines
Blogbeitrages deutlich sprengen. Es ist allerdings davon auszugehen, dass
durch entsprechende Verfahrensanweisungen (manuell) und
automatisiert auf Level 2 der SCADA Integration. Schnittstellen, in die
Simulation zukünftig implementiert werden sollten, sind somit zwischen
Level 1 (Ebene RTUs/Kommunikation) und Level 2 (Business Rules)
anzusiedeln. Ein wichtiger Punkt, der erst im Laufe des Aprils näher
untersucht wird, ist die Phasenverschiebung. Hier hatten Vorabtests
gezeigt, dass es zu extremen Schwankungen kam.
Gelerntes für den Stromkunden
Sollte es wirklich zu einem großflächigen Stromausfall kommen, so sind
Stromabnehmer gut beraten etwas beim Hochfahren des Stromnetzes
beizutragen. Es ist davon auszugehen, dass die Netzbetreiber nur wenige
Informationen zur Verfügung haben, welche Energie beim Hochfahren
benötigt wird. Die Steuerung/Verteilung ist dabei leider nicht so
feingliedrig möglich, dass ein Zuschalten von einzelnen Teilbereichen nicht
zu einer signifikanten Belastung (noch) funktionierender Nachbarn führt.
Abschalten was abzuschalten geht sollte daher die höchste Priorität
haben. Dabei reicht es nicht, dass die Geräte vom Netz genommen
werden, die ohnehin per Stecker oder Schalter ständig geschaltet werden
können. Viel wichtiger ist es Kühlschränke, Wärmepumpen und
Umwälzpumpen vom Netz zu trennen (per Sicherung Ausschalten?) und so
lange vom Netz zu lassen, bis die Stromversorgung wieder stabil ist.
Netz kein Netz, sondern viele Inseln?
Wer Eigenstrom Nutzer ist, der hat bereits eine Notstromversorgung auf
Zeit. Eigenstromversorgung wurde daher manchmal auch als Inselbetrieb
bezeichnet. Jedes Verteilnetz für sich betrachtet kann auch eine Insel
darstellen. Großflächige Ausfälle sind nur möglich, wenn der Zustand der
einzelnen Inseln unklar ist. Bei einem Schwarzstart könnte man hergehen
und zunächst alle Inseln getrennt betrachten und somit das Netz zunächst
auflösen. Ländliche Gebiete mit potentiellem Überschuss könnten zuerst
wieder mit Strom versorgt werden. Nach erfolgreicher Stabilisierung wird
dann nach das Netz wieder aufgebaut. Notwendig ist hierfür allerdings
eine dynamisch erzeugte Prioritätsliste. Die höchste Prioritätsliste hat
dabei die Gemeinde mit dem höchsten zu erwartenden Energieüberschuss
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4. aus Basis der EE-Erträge. Ein operatives Beispiel wird in den nächsten
Wochen veröffentlicht.
Empfehlung: Flächentest
Im Januar 2013 gab es etliche Medienberichte und Veröffentlichungen
zu den verschiedenen Szenarien bei einem längeren, großflächigen
Stromausfall. Es ging um die Erstellung von Szenarien für den
Katastrophenschutz/Bevölkerungsschutz. Eine wichtige Erfahrung aus
der Grid Simulation ist, dass man nie genug Daten und
Erfahrungswerte haben kann. Ohne größere Einschränkungen könnten
diese Daten systematische gesammelt werden. Jedes
Unternehmen/Haushalt, der mit einem intelligenten Stromzähler
ausgestattet ist, wird verpflichtet einmalig – zu einem von ihm
definierten Zeitpunkt den eigenen Stromverbrauch für wenige
Minuten zu trennen. Dieser Zeitpunkt ist vorab mit dem Netzbetreiber
abzustimmen, damit Werte für verschiedene Tages und Jahreszeiten
erhoben werden können. Der Netzbetreiber wird die Zählerdaten für
die Trennung aggregieren und statistisch zusammenführen. Es
entsteht ein Profil, welches im Ernstfall zwischen Minuten-Ausfall und
Wochen-Ausfällen entscheiden kann.
Weitere Informationen
[1] http://grid.stromhaltig.de/
Fair-Pay:
Flattr:
http://flattr.com/thing/1191225/Strommarkt-Design-der-Zukunft-ohne-Merit-Order
Paypal:
https://www.paypal.com/cgi-bin/webscr?cmd=_s-xclick&hosted_button_id=8JE3G89LPSY5J
Impressum
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5. Weitere Informationen zur Lizenz: http://creativecommons.org/licenses/by/3.0/.
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