Hellbrise – gefährlicher als Dunkelflaute?

Seit Mitte November diesen Jahres erlebten wir in Deutschland immer wieder Dunkelflauten, teils über mehrere Tage hinweg, mit mehr oder weniger verheerenden Folgen für die Volkswirtschaft, für die Gesellschaft aber auch für internationale Beziehungen, insb. zu den Nachbarstaaten. Die Antwort der Energiewender folgt dann zumeist recht prompt. Demnach könnten wir das Problem durch noch mehr Zubau an EE durchaus lösen 🙄. Worüber allerdings geflissentlich geschwiegen wird, ist, dass damit ein anderes Problem noch weiter verschärft wird, nämlich das der Netzüberlastung. In der vorliegenden AG wird untersucht, wie akut Netzüberlastungen, insb. bei Hellbrise an Sonn- und Feiertagen, drohen könnten. TE
LE
GR
AM

.

100 GWp – wieviel davon sind regelbar, insbesondere abschaltbar?

Die Solarbranche jubelt:  Ende 2024 haben wir die psychologisch so wichtige Grenze von 100 GWp an installierter PV-Leistung überschritten. Dies sei bereits deutlich über dem, was derzeit an Stromnachfrage in Deutschland vorkommen kann – gleichzeitig soll aber der Zubau von PV in den kommenden Jahren weitergehen. Hm…

Aber von diesem auffälligen Widerspruch ganz abgesehen: stellen wir uns einmal vor, an einem frühen Nachmittag bekommen wir 80% von den 100 GWp ins Netz. Stellen wir uns des weiteren vor, dieses „Glück“ kommt ausgerechnet am 2. Feiertag, zu Ostern oder Pfingsten. Die meisten Betriebe stehen still, die Ämter so wie so, und die Batterien wurden bereits am 1. Feiertag und dann heute Vormittag voll aufgeladen.

Für die Apologeten der sog. Energiewende eine wahre Trauvorstellung. „Wir decken unseren Strombedarf bereits ausschließlich aus EE, insbesondere Photovoltaik und das sogar zu 200 %“ wäre wohl die absehbare Schlagzeile in den willfährigen Medien. Aber würden die Netzbetreiber ebenfalls jubeln? Angesichts eines Überangebots von 40 oder gar 50 GW wohl kaum. Denn die Entsorgung ins Ausland wäre kaum möglich, die Zuschaltung von Sonderverbrauchern ebenso und bei einem Überangebot von nur 1 GW ist die Netzfrequenz von 50 Hz nicht mehr zu halten. Großflächige Netzabwürfe müssten her, um einen totalen Blackout zu verhindern.

Die Aufgabe der vorliegenden AG besteht darin, zunächst das obige Szenario durchzurechnen und dann – zu Ostern und zu Pfingsten – dies empirisch abzugleichen.

AG Teil 1
.

Die Frage, wieviel Überschussleistung das deutsche Stromnetz verträgt, beantworten die Netzbetreiber mit dem sog. Abweichungskorridor, bezogen aufs Frequenzband von 49.8 Hz bis 50.2 Hz. Werte außerhalb davon seien nur für eine kurze Zeit hinnehmbar, also ist es für den hier betrachteten Oster- bzw. Pfingstmontag nicht von Belang. Dies wiederum bedeutet, dass die Stromzufuhr ins Netz P_\looparrowleft die Stromentnahme aus dem Netz P_\looparrowright um nicht mehr als 1 Gigawatt überschreiten darf. (Und bei längerem Andauern sogar deutlich weniger als das):

P_\looparrowleft-P_\looparrowright<1\,\text{GW}

Zuletzt wurden von zahlreichen Netzbetreibern, Stromhändlern etc. diverse Szenarien für kommende Ostern in den Raum gestellt, deren Eckdaten im subjektiven Durchschnitt etwa wie folgt aussehen:

P_\looparrowleft=54\,\text{GW} – steht für nicht-regelbare Leistung, vorwiegend aus PV;

P_\looparrowright=51\,\text{GW} – beinhaltet 40 GW Verbraucherleistung, 8 GW Stromexport (zu Negativpreisen) sowie 3 GW Regelenergie.

Ein Überschuss von 3 GW hört sich erst mal nicht sonderlich dramatisch an, denn schließlich handelt es sich nur um 8 % der Verbraucherleistung und 8 % abzuwerfen wird sicherlich kein Drama sein… Aber leider Gottes ist dies ein ganz großer Irrtum. Denn wenn wir 8 % von unserem Netz abwerfen, dann trennen wir nicht nur die PV-Anlagen in dem betr. Gebiet, sondern auch die Verbraucher! Mit anderen Worten, bereits 3 GW an überschüssiger Erzeugerleistung würden großflächige Brownouts erzwingen, mit fatalen Konsequenzen für weite Teile des Landes.

Und ich setze noch einen drauf, indem ich diese Zahlen zwar sehr behutsam, aber dann doch ein wenig in Richtung Zuspitzung korrigiere. Stellen wir uns vor, am Pfingstmontag haben wir ein Traumwetter, was dank des rasanten Zubaus an PV das P_\looparrowleft auf 55 GW hievt. Stellen wir uns des weiteren vor, aufgrund der am Vortag aufgeladenen Speicher fällt die Verbraucherleistung ebenfalls um einen Zähler auf 39 GW. Und zu guter Letzt können wir mit noch so fürstlicher Vergütung nur noch 7 GW von unserem Überschuss ins Ausland verklappen. Das bedeutet:

P_\looparrowleft-P_\looparrowright=55-39-7-3=6\,\text{GW}

Mit anderen Worten, bereits sehr überschaubare Korrekturen an dem allgemein angenommenen Szenario können den Leistungsüberschuss glatt verdoppeln. Und 6 GW Leistungsüberschuss würden wohl zum flächendeckenden Blackout führen!

AG Teil 2
.

Die im Teil 1 postulierten Eckdaten sollen mit den über Ostern und Pfingsten empirisch erhobenen Zahlen abgeglichen werden. Die AG wird bis dato vertagt.