War es früher nicht von großer Bedeutung, wenn die Glühbirne aufgrund von Spannungsschwankungen einmal flackerte oder die Stromversorgung sogar für ein paar Minuten ganz unterbrochen wurde, so verursachen heute in der digitalen Welt selbst kleinste Frequenz- oder Spannungsschwankungen bei Produktionsprozessen, bei medizinischen Geräten, im öffentlichen Sektor oder in der Informations- und Telekommunikationstechnologie jährlich Schäden, die bis in die Milliarden Euro gehen. Die Schäden entstehen, da diese kurzfristigen Stromausfälle oder Spannungsschwankungen unangekündigt auftreten und nicht im Rahmen der Lieferverpflichtung der Stromerzeuger abgedeckt sind.

Bild 1: Statistik der Netzschwankungen in Mitteleuropa. In Deutschland beträgt die Spannungsschwankung nur etwa 0,5 Prozent.

Bild 1: Statistik der Netzschwankungen in Mitteleuropa. In Deutschland beträgt die Spannungsschwankung nur etwa 0,5 Prozent. Skeleton Technologies

Eine konstant mit 50 Hz getaktete, unterbrechungsfreie Stromversorgung mit weniger als 10 Prozent Spannungsschwankungen im Wochenverlauf ist essentiell für das Nervensystem unserer digitalen Gesellschaft. Dabei ist ein sinusförmiger Spannungs- und Frequenzbereich mit einer Amplitude von 230 V bei 50 Hz im Europäischen Stromnetz unter EN 50160 als Standard festgelegt. Zweifellos ist die Stromversorgung in Deutschland mit einer Spannungsschwankung von nur 0,5 Prozent auf einem hohen Niveau und schwankt im Wochenmittel nur in einem Bereich zwischen 49,5 bis 50,5 Hz (Bild 1).

Früher konstant – heute riskant

Bei einer konstanten Energiequelle war Verlass darauf, dass die Energie immer mit der gleichen Rate geliefert wird, wenn sich die Nachfrage änderte. Dies war kein Problem, da reaktive Anlagen wie Gaskraftwerke bei steigender Nachfrage ans Netz gehen konnten. Das erforderliche Polster oder die Überlappung musste immer positiv sein, um sicherzustellen, dass die Gasturbinen in der Gasanlage zum Zeitpunkt des Nachfrageanstiegs online waren. Ein nukleares, Kohle- oder Ölverbrennungssystem für den Mainstream-Bedarf und Tankstellen für den Spitzenbedarf waren also ein einfacher Weg, die Nachfrage zu steuern, da die Energieversorgung relativ stabil war. Wasserkraft war Teil dieses Mixes, hat aber nie eine große Rolle bei der Lieferung der benötigten Energie gespielt.

Eck-Daten

Netzschwankungen und kurzfristige Stromausfälle verursachen jährlich besonders im industriellen Umfeld Schäden in Milliardenhöhe. Oft sind zum Ausgleich von Mikroausfällen nur für wenige Sekunden Überbrückungslösungen notwendig, die dann jedoch Leistungen im Megawattbereich liefern müssen. Batteriespeicher sind hier nur eingeschränkt sinnvoll, da sie viel Platz beanspruchen und sehr kostenintensiv ausfallen können. Skeleton Technologies liefert mit dem Skelgrid-Omni-System auf Basis von Ultrakondensatoren eine Lösung, die nicht nur schnell reagiert, sondern auch Megawatt in Millisekunden liefert, über eine Million Ladezyklen aushält und nur einen Bruchteil der Kosten eines Batteriesystems verursacht.

Heute gestaltet sich dies immer schwieriger. Gängige Energiesysteme stoßen schädliche Emissionen aus, die unsere Umwelt stark belasten. Die Energie, die wir täglich benötigen, muss so beziehbar sein, dass keine Emissionen oder unkontrollierbare Abfälle entstehen. Ausgehend von der Wasserkraft sowie Sonnen- und Windenergie ist also ein System erforderlich, in dem Angebot und Nachfrage nahtlos steuerbar sind. Das bedeutet, dass das „Gehirn“ des Netzes in der Lage sein muss, nach Bedarf auf Schwankungen von Angebot und Nachfrage zu reagieren und sowohl Stromausfälle als auch Energieverschwendung sofort zu verhindern.

 

Warum Mikroausfälle gerade für digitale Systeme so fatal sein können und wie eine USV hier eingreift, erfahren Sie auf der nächsten Seite.

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