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Ausgabe 02/2003 |
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Ausgabe 02/2003
Stromnetze
Stromnetze der Zukunft
Zunehmend sollen neue klimafreundliche Methoden der Energieerzeugung
wie Wind- und Solarenergie die heute überwiegend zur Stromproduktion
genutzten Kohlekraftwerke ablösen. Wind- und Solarenergie können ihre
Leistung jedoch nur schwankend liefern – gemäß dem momentanen Angebot
an Wind und Sonnenstrahlung. Wissenschaftler der Universität Rostock
und des Max-Planck-Instituts für Plasmaphysik untersuchen daher, was
dies für die Netzregelung bedeutet. Ebenso soll geprüft werden, wie
Fusionskraftwerke konstruiert sein müssen, damit sie als Puffer wirken
können. Auch diese Anlagen – die ab der Jahrhundertmitte verfügbar sein
könnten – würden das klimaschädliche Kohlendioxid vermeiden.
Bereits heute ist die Netzregelung aufwändig: Damit Stromverbrauch und
-erzeugung jederzeit ausgeglichen sind, sorgt eine ständige Überwachung
dafür, dass Überlastungen und Engpässe im Netz rechtzeitig erkannt werden.
Ansonsten beginnt die Netzfrequenz – die bekannte Frequenz des Wechselstroms
von 50 Hertz – zu stark zu schwanken. Steigt also die Stromnachfrage
– etwa zur Mittagszeit – muss das System hochfahren; sinkt das Energieangebot
– zum Beispiel bei einem Kraftwerksausfall – müssen andere Anlagen einspringen.
Kraftwerke mit einer Gesamtleistung von rund sechs Gigawatt stehen hierfür
in Deutschland in Bereitschaft.
Im neuen System kämen die Schwankungen von Wind und Sonnenstrahlung
hinzu: Wie die Rechnungen zeigen, könnte ein Energiesystem mit Windkraftwerken
einer Gesamtleistung von 21,5 Gigawatt – die in Deutschland bis 2030
geplanten Windparks in Nord- und Ostsee – sowie Solarzellen mit insgesamt
20 Gigawatt Spitzenleistung rund 85 Milliarden Kilowattstunden Strom
im Jahr erzeugen, d.h. rund 20 Prozent der heutigen Stromproduktion
abdecken. Unter realistischen Wetterbedingungen sind Windparks und Solar-Anlagen
dabei durchschnittlich zu 35 bzw. 11 Prozent ausgelastet. Die meisten
der auftretenden Leistungsschwankungen – zwischen 200 und 300 Megawatt
pro halber Stunde – wären unkritisch für das Netz.
Neuartig und problematisch wären jedoch Zu- oder Abnahmen um mehr als
1000 Megawatt. Dies entspräche dem Ausfall eines Großkraftwerkes und
wäre in immerhin 1300 Stunden pro Jahr zu erwarten. Extreme Schwankungen
schließlich würden durch großräumige Windflauten verursacht, durch Schlechtwetterfronten
oder das Abschalten ganzer Windparks bei Sturmböen. Die Bereitstellung
von Regelenergie für derart große Schwankungen wäre wesentlich aufwändiger
und kostspieliger als heute. Dafür müssten zunächst Kohle- und Gaskraftwerke
eingesetzt werden, die später durch Fusionskraftwerke ersetzt werden
könnten: Wie erste Überlegungen zeigen, könnten sie wohl erheblich zur
Netzregelung, insbesondere zum tages- und jahreszeitlichen Ausgleich
beitragen. Die Analyse soll daher die Anforderungen für eine entsprechende
Entwicklung der Fusionstechnik präzisieren.
imi
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