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Netzführung und Systemeinsatz

Um die Netzfrequenz bei 50 Hertz und das Stromnetz stabil zu halten, greifen Instrumente wie Primärregelleistung, Sekundärregelleistung und Minutenreserve.

Unsere Systemführung Netze in Brauweiler bei Köln überwacht, führt und steuert das Gesamtsystem Übertragungsnetz. Eines der wichtigsten Arbeitsmittel der Systemführung: das 18 Meter breite und sechs Meter hohe Rückmeldebild. Unseren Schaltingenieuren gibt es Auskunft, welche Kraftwerke gerade ins Netz einspeisen und welche Leitungen sowie Umspannanlagen Strom übertragen – und das in einem Beobachtungsgebiet von Nordfrankreich bis Slowenien. Dank dieser Informationen können wir die Stromflüsse so koordinieren, dass unser Netz sicher und zuverlässig funktioniert. Intensive Vorplanungen, präzise Wetterprognosen und nicht zuletzt ein gut gefüllter Instrumentenkasten zur Regelung der Netzfrequenz sowie zur Netzanalyse sind hierfür unverzichtbar.

Systemsicherheit: Das (n-1)-Kriterium

Innerhalb unseres Übertragungsnetzes ist jeder Netzknoten (eine Umspannanlage bzw. eine Sammelschiene innerhalb einer Umspannanlage) durch Freileitungen oder Kabel mit weiteren Netzknoten verbunden. Experten sprechen von einem eng „vermaschten“ Netz. Die Vielzahl von Verbindungen schafft Flexibilität und ist die Basis für die hohe Zuverlässigkeit unseres Übertragungsnetzes: Fällt eine einzelne Leitung bzw. ein anderes Betriebsmittel (zum Beispiel ein Transformator) aus, kann der Strom stets über eine alternative Route übertragen werden – und zwar ohne dass es hierdurch zu weiteren Störungen (zum Beispiel Überlastung von Betriebsmitteln) oder in letzter Konsequenz zu einem Stromausfall kommt. Dies wird als (n–1)-Kriterium bezeichnet und stellt einen wesentlichen Garanten für die hohe Systemsicherheit in Deutschland dar.

Um die (n-1)-Sicherheit gewährleisten zu können, muss die Systemführung Stromflüsse teilweise steuern oder umlenken (zum Beispiel durch Redispatch oder Änderungen des Schaltzustandes im Netz). Diese Maßnahmen dienen dazu, Netzengpässe zu vermeiden und Leitungsüberlastungen zu beheben – und werden daher unter dem Begriff des „Engpassmanagements“ zusammengefasst.

Gleichgewicht zwischen Erzeugung und Verbrauch

Wichtigster Indikator für das Gleichgewicht zwischen Erzeugung und Verbrauch im Versorgungsgebiet ist die Netzfrequenz: Wechselstrom, wie er in unseren Stromnetzen in Deutschland und Europa verwendet wird, ändert in jeder Sekunde 100-mal die Richtung. Das ergibt eine Frequenz von 50 Hertz (Hz) – benannt nach dem Physiker Heinrich Hertz (1857 bis 1894). Sie muss im gesamten europäischen Wechselstromnetz konstant bleiben. Wird jedoch zu viel oder zu wenig Strom ins Netz eingespeist, kann die Netzfrequenz schwanken und von ihrem Sollwert 50 Hertz abweichen. Sinkt oder steigt die Frequenz im Netz zu stark, so beeinflusst dies die Funktion zahlreicher elektrischer Geräte und auch die Generatoren der angeschlossenen Kraftwerke können beschädigt werden. Unsere Systemführung wacht darüber, dass die Frequenz 49,8 Hertz nicht unter- und 50,2 Hertz nicht überschreitet – sonst droht ein Zusammenbruch des Netzes. In Zeiten der Energiewende ist dies eine stetig wachsende Herausforderung.

Damit die Schwankungen gering bleiben und die Stabilität des Netzes hoch bleibt, plant unser Team aus Elektroingenieuren, Börsenexperten, Wetterspezialisten und IT-Profis die Netzsituation – mit mehr als einem Jahr Vorlauf. Ihr Ziel: das Zusammenspiel von Erzeugern, Börsen und Händlern sowie Abnehmern so zu koordinieren, dass die Systemsicherheit sichergestellt wird. Fällt aber unvorhergesehen ein Kraftwerk aus oder speisen Kraftwerke mehr Strom ein als geplant, gilt es für unsere Systemführung gegenzusteuern.

Systemeinsatz: Instrumentenkasten der Systemführung

Der Instrumentenkasten der Systemführung:
Primärregelleistung, Einsatz innerhalb von 30 Sekunden
Sekundärregelleistung, Einsatz innerhalb von fünf Minuten
Minutenreserve, Einsatz von 15 Minuten
Abschalten von Verbrauchern, Abschaltbare Lasten
Kurzfristige Börsengeschäfte
Notreserven bei anderen Netzbetreibern

Verschiedene Arten der Regelenergie

Um Schwankungen auszugleichen und die Netzfrequenz im europäischen Verbundnetz immer möglichst nah am Sollwert von 50 Hertz zu halten, verfügen unsere Schaltingenieure in Brauweiler über einen gut gefüllten Instrumentenkasten. Schon bei einer Abweichung von 0,01 Hertz greifen Maßnahmen wie Primär- und Sekundärregelleistung sowie die Minutenreserve – verschiedene Arten der sogenannten Regelenergie, mit deren Hilfe sich die Netzfrequenz schnell und gezielt regeln lässt. Dahinter verbergen sich flexible Kraftwerke, die wahlweise binnen 30 Sekunden, fünf oder 15 Minuten ihre Einspeisung erhöhen oder senken können. Mit diesen Kraftwerken haben Amprion und andere Übertragungsnetzbetreiber vereinbart, dass sie ständig einsatzbereit sind.

Abschaltbare Lasten

Darüber hinaus können die Schaltingenieure beispielsweise große Stromverbraucher für eine gewisse Zeit vom Netz nehmen – man spricht hier von „Abschaltbaren Lasten“. Diese Möglichkeit betrifft jedoch nur energieintensive Betriebe, die sich dafür qualifiziert haben. Nutzen wir diese Option, um das Gleichgewicht zwischen Erzeugung und Verbrauch wieder herzustellen, so erhalten die Betriebe hierfür einen finanziellen Ausgleich.

Redispatch

Erzeugen regenerative Kraftwerke umgekehrt etwa an besonders sonnigen oder windreichen Tagen zu viel Energie, kann Amprion auch gezielt in die vereinbarten Fahrpläne eingreifen. Die Schaltingenieure können dann konventionelle Kraftwerke, aber auch Wind- und Solaranlagen herunterregeln oder an anderer Stelle die Einspeisung erhöhen. Dieses Instrument wird Redispatch genannt und schützt Leitungsabschnitte vor Überlastung. Für erneuerbare Energien gilt jedoch ein Einspeisevorrang – das Herunterregeln regenerativer Kraftwerke dient daher nur als letzte Maßnahme. Für die damit verbundenen Kosten erhalten die Kraftwerksbetreiber einen finanziellen Ausgleich.