VDE erläutert Gefahren für sicheren Netzbetrieb

Der jüngste Blackout auf der iberischen Halbinsel hat viele Diskussionen um die Versorgungssicherheit und Stabilität der Netze ausgelöst. Vor diesem Hintergrund hat sich nun auch die Energietechnische Gesellschaft im VDE (VDE ETG) zu Wort gemeldet.

„Der Umbau des Energiesystems stellt die Netzstabilität vor grundlegende Herausforderungen“, sagt Ralf Petri, Geschäftsführer der ETG. Früher seien Frequenzschwankungen durch die Trägheit der konventionellen Kraftwerke gedämpft worden. Nun würden solche Abweichungen direkter wirken und die Synchronität des Verbundnetzes gefährden. Neue technische Antworten seien deshalb nötig, um das komplexe Zusammenspiel aus Leistungselektronik, langen Übertragungswegen und dezentraler Einspeisung zu beherrschen.

Die Energietechnische Gesellschaft ist gemeinsam mit dem Forum Netztechnik/Netzbetrieb im VDE und der VDE Normierungsorganisation seit 2023 an der Roadmap Systemstabilität des Bundeswirtschaftsministeriums beteiligt. Diese soll bis Ende 2035 alle notwendigen Maßnahmen einleiten und umsetzen, um einen sicheren Betrieb von Stromnetzen mit 100 Prozent erneuerbarer Energie zu gewährleisten.

Dezentrale Einspeisung über Umrichter erzeugt Oberschwingungen

In einem vierseitigen Hintergrundpapier hat die ETG beschrieben, welchen Gefahren die Sicherheit und Stabilität der Netze ausgesetzt sind und welche Voraussetzungen für einen sicheren Netzbetrieb erforderlich sind.

Die Autoren betonen, je größer ein Netz sei, desto länger dauere es, bis sich Schwankungen ausgleichen lassen. Dies begünstige Leistungspegelungen zwischen verschiedenen Regionen. Übermäßige Pendelbewegungen, ausgelöst etwa durch Netzumschaltungen, schwankende Einspeisung oder neue Netzverbindungen, können Leitungen überlasten und im Extremfall Kettenreaktionen mit regionalen Ausfällen verursachen.

Da Windräder, PV-Anlagen oder Batteriespeicher nicht direkt, sondern über Umrichter ihren Strom in das Netz einspeisen. Die Autoren weisen darauf hin, dass dabei neben der normalen Netzfrequenz von 50 Hertz zusätzliche Schwingungen entstehen. Sofern sich viele dieser Oberschwingungen im Netz überlagern, können Grenzwerte der Netzspannungsqualität verletzt werden. Dies könne zur Überlastung von Betriebsmitteln führen und schlimmstenfalls sogar zu deren Beschädigung und anschließenden Abschaltung. Für diesen neuen Typ von Instabilität fehlen derzeit noch erprobte Gegenmaßnahmen, warnen die Verfasser des Hintergrundpapiers. Neue Überwachungs- und Schutzmaßnahmen seien hier erforderlich.

Nach Überzeugung der Netzspezialisten der ETG ist ein Entwicklungssprung in der Netzüberwachung und -steuerung notwendig, um die komplexen technischen Herausforderungen meistern zu können. Resiliente digitale Leitstellen könnten die dezentralen Einspeisung und den Verbrauch koordinieren. Den Autoren zufolge wird die künftige Netzstabilität überhaupt wesentlich von Digitalisierung, Echtzeitdatenverarbeitung, Cybersicherheit und der Steuerbarkeit dezentraler Erzeuger abhängen. Besonders weisen sie auf die Bedeutung der Schwarzfallfestigkeit der Kommunikationssysteme hin, über die in einer Krisensituation die entsprechenden Gegenmaßnahmen eingeleitet und koordiniert werden müssen.

Für einen solchen Krisenfall wappnet sich die Energiewirtschaft durch den Aufbau eines 450-MHz-Netzes, über das einerseits die Anbindung von Smart-Grid-Komponenten und andererseits die Krisenkommunikation im Notfall erfolgen kann.

Das Hintergrundpapier mit dem Titel „Sicherheit und Stabilität im europäischen Stromsystem“ steht im Internet zum Download zur Verfügung.