Gourt Home::Gourt :: Kraftwerksmanagement
Aufgabe des Kraftwerksmanagements ist es, Erzeugung und Verbrauch von elektrischem Strom im Gleichgewicht zu halten.
Aufgaben
Um diese Aufgabe erfüllen zu können, muss man
- im voraus abschätzen können, wann wieviel Energie bereit zu stellen sein wird,
- auf unvorhergesehenen Mehr- oder Minderverbrauch vorbereitet sein,
- auf Probleme im Stromnetz, bei den Kraftwerken und bei den Verbrauchern reagieren können.
Hierzu benötigt man
- einen breit gefächerten Kraftwerkspark, der unterschiedliche Aufgaben erfüllen kann und zudem noch kostengünstig arbeitet,
- Mess- und Regeleinrichtungen, die den aktuellen Zustand im Stromnetz aufnehmen, steuernd eingreifen können und Statistiken über den Stromverbrauch erzeugen können,
- geregelte Beziehungen zu Nachbarnetzen, um im Notfall auf diese Netze zurückgreifen zu können oder um günstiger produzieren zu können.
Schwankungen im Stromverbrauch
Planbare Schwankungen
Aufgrund von Gewohnheiten der Kunden (morgens die Kaffeemaschine einschalten, mittags auf dem Elektroherd das Essen kochen, abends Licht nutzen und Fernsehen) sowie von Produktionsabläufen der Industrie ergeben sich Schwankungen im Stromverbrauch, die statistisch erfasst werden. Diese Statistiken kann man dann zur Vorhersage des Stromverbrauchs benutzen.Der Stromverbrauch ist aber nicht nur abhängig von der Tageszeit, sondern auch vom Wochentag (Werktag/Wochenende), von Ferien, Jahreszeiten, Außentemperaturen, Windstärken, Schlechtwetter, Wirtschaftsdaten, Absatzprognosen usw. Je genauer man die Abhängigkeiten des Stromverbrauchs erfassen kann, desto genauere Prognosen für den Stromverbrauch kann man in das Kraftwerksmanagement einbringen.
Nicht planbare Schwankungen
Das Verhalten der Kunden kann zu bestimmten Zeitpunkten erheblich von der Prognose abweichen, z. B. durch besondere Ereignisse oder das Wetter. Das Kraftwerksmanagement muss hierauf relativ kurzfristig reagieren. Darüber hinaus kann es zu Ausfällen in Kraftwerken, im Stromnetz und bei Großverbrauchern kommen, auf die sofort reagiert werden muss.Lastregelung
Steuerung der Stromerzeugung
Je nach Möglichkeiten zur Lastregelung unterteilt man verschiedene Kraftwerkstypen:- Grundlastkraftwerke: Sie erzeugen den Strom sehr preisgünstig. Sie werden nach Möglichkeit rund um die Uhr mit voller Leistung betrieben und haben meist eine geringe Last-Änderungsgeschwindigkeit, das heißt sie reagieren träge in der Lastregelung. Die Leistung von Grundlastkraftwerken muss sich nicht unbedingt leicht regeln lassen. Bei Laufwasserkraftwerken ist eine Leistungsregelung zum Beispiel fast nicht oder nur mit großem Aufwand möglich. Braunkohlekraftwerke und Kernkraftwerke lassen sich zwar leichter regeln und können auch als Mittellastkraftwerke eingesetzt werden, wegen ihrer geringen Betriebskosten laufen sie aber vor allem im Grundlastbereich. Erdwärmekraftwerke können durch das konstant zu Verfügung stehende Energieangebot ebenfalls Grundlast liefern.
- Mittellastkraftwerke: Sie haben mittlere Stromgestehungskosten. Sie lassen sich über einen weiten Leistungsbereich regeln, die Regelung wirkt allerdings nur mit einer gewissen Trägheit. Mittellastkraftwerke variieren ihre Leistung entsprechend der Tagesgangkurve nach einem vorher festgelegten Programm nach Fahrplan. Vor allem Steinkohlekraftwerke werden als Mittellastkraftwerke eingesetzt.
- Spitzenlastkraftwerke: Sie müssen sich sehr schnell regeln lassen. Spitzenlastkraftwerke werden meist nur wenige Stunden pro Tag eingesetzt, nämlich zu den absoluten Verbrauchsspitzen und bei ungeplanten Schwankungen des Stromverbrauchs, insbesondere bei Ausfällen anderer Kraftwerke. Als Spitzenlastkraftwerke werden vor allem Gaskraftwerke sowie Speicherkraftwerke wie Pumpspeicherkraftwerke eingesetzt, da sie extrem schnell reagieren können.
- Stromeinspeisung: Hierunter fallen alle Kraftwerke, die von Dritten nach eigenen Kriterien betrieben werden, und nicht in die Steuerung des Stromnetzes mit einbezogen sind. Vom Netzverhalten entsprechen diese Kraftwerke eher Stromverbrauchern mit umgekehrtem Vorzeichen: Ob nun weniger Strom aus den Kraftwerken verbraucht wird, weil Verbraucher ihre Geräte ausschalten oder weil Strom eingespeist wird, ist von den Netzauswirkungen dasselbe. Hierzu zählen externe Kraftwerke der Industrie, die nicht in die Netzregelung integriert sind sowie Blockheizkraftwerke, Windenergieanlagen und Solaranlagen.
Steuerung des Stromverbrauchs
Eine Lastregelung wird in gewissen Grenzen auch durch die Steuerung des Verbrauchs erreicht, und zwar über:- Rundsteueranlagen: Hierdurch können Verbraucher nach den Erfordernissen des Energieerzeugungs- Unternehmens an- oder abgeschaltet werden. Benutzt wird dies für industrielle Größt-Verbraucher wie Aluminium- und Elektrostahlwerken. Gegen eine gewisse Vergünstigung im Strompreis kann vom Stromversorger die Leistungsaufnahme dieser Industrien reduziert oder gesteigert werden. Benutzt wird dies auch für Nachtspeicherheizungen. Diese können geladen werden, wenn sich ansonsten kein Verbraucher für die momentane Kraftwerksleistung findet. Dadurch kann auch nachts eine gewisse Grundlast im Stromnetz erzeugt, und so der Anteil von Grundlastkraftwerken wie beispielsweis den Kernkraftwerken am Kraftwerkspark erhöht werden.
- Speicherkraftwerke: Pumpspeicherkraftwerke zum Beispiel können immer dann, wenn sich kein Verbraucher für die momentane Kraftwerksleistung findet, in den Pumpbetrieb übergehen, um Wasser in ein höher gelegenes Speicherbecken zu fördern. Sie werden vornehmlich nachts betrieben, um die Grundlast-Kraftwerke besser auslasten zu können. Ein weiterer Einsatzfall tritt ein, wenn große Stromverbraucher plötzlich ausfallen.
Nachbarnetze
Zusätzlich können auch Nachbarnetze in das Management des Stromnetzes einbezogen werden, um Grundlast-, Mittellast-, oder Spitzenlast-Strom zu beziehen, oder zu liefern. Im Störungsfall können Nachbarnetze helfen, das eigene Netz zu stabilisieren, indem sie in erhöhtem Maße Strom liefern oder abnehmen. In Mitteleuropa ist die UCTE für die Koordinierung des Betriebes und die Erweiterung des europäischen Netzverbundes zuständig.Management des Strombedarfs
Management planbarer Schwankungen
Aufgrund der Prognose über den Strombedarf wird ein Tagesgang-Plan für alle beteiligten Kraftwerke erstellt. Die Aufteilung der erwarteten Tagesleistung auf Grund-, Mittel- und Spitzenlastkraftwerke erfolgt einerseits nach den technischen Möglichkeiten, andererseits aber so, dass die Kosten der Stromerzeugung möglichst gering gehalten werden.Management nicht planbarer Schwankungen
Treten nicht vorhergesehene Schwankungen des Strombedarfs auf, so wird über die Regelung der Kraftwerksleistung versucht, auf diese Schwankungen zu reagieren. Treten die Änderungen gegenüber der Vorhersage nur langsam ein, lassen sich durch Anpassungen der "Fahrpläne" für die Mittellastkraftwerke die Änderungen abfangen. Treten die zusätzlichen Änderungen schnell ein, müssen ggf. Spitzenlastkraftwerke einspringen, um entsprechend schnell auf die Änderungen reagieren zu können.Bei Ausfällen von Kraftwerken muss in sehr kurzer Zeit eine hohe Leistung ersetzt werden. Dann werden schnell reagierende Kraftwerkstypen, wie Pumpspeicherkraftwerke aktiviert. Gleichzeitig werden Leistungserhöhungen in etwas langsamer reagierenden Gaskraftwerken und in Mittellastkraftwerken angefordert und ggf. auch ein zusätzliches Kraftwerk aus der sog. Warmreserve hochgefahren. Parallel zum Hochfahren der Leistung in den Mittellastkraftwerken und im Ersatzkraftwerk wird die Leistung in den Spitzenlastkraftwerken reduziert.
Bei Ausfall eines Großverbrauchers muss die Steuerung des Netzes anders herum verlaufen: Herunterfahren der Leistung von Mittellastkraftwerken. Da dieses nicht sofort wirkt, müssen schnell Ersatzverbraucher eingeschaltet werden (z.B. Pumpspeicherkraftwerke) oder eventuell aktive Spitzenlastkraftwerke schnell herunter gefahren werden. Die Ersatzverbraucher können abgeschaltet werden, wenn die Mittellastkraftwerke reagiert haben.
Siehe auch
"Kraftwerksmanagement"