Verbundnetze und Inselnetze
Übertragungsnetzbetreiber sprechen gern vom Verbundnetz und seinen Vorteilen. Auch in der Regelzone von TenneT spielt jede einzelne Leitung eine wichtige Rolle für den Verbund. Doch was ist das Verbundnetz eigentlich? Was dagegen ist ein Inselnetz und was hat ein Flugzeug mit Island damit gemeinsam?
Weltweit gibt es unterschiedliche Verbundnetze. Große Flächenstaaten haben oft mehrere eigene Systeme. Europa wird über fünf Verbundnetze versorgt, die alle mit der Netzfrequenz 50 Hertz arbeiten, viele Stromquellen und Verbraucher miteinander verbinden und die auch untereinander noch vernetzt sind. Unser Übertragungsnetz vor Ort profitiert von der zentralen Lage: Eingebettet im Europäischen Verbundsystem (EV) ist die Stromversorgung in viele Richtungen gesichert. Engpässe in einzelnen Regionen oder Ländern werden im Verbund meist sehr schnell überbrückt. Auch eine Höchstspannungsleitungen wie der Ostbayernring garantiert in diesem Netzwerk die regionale Energieversorgung, die Übertragung von Strom aus regenerativen Quellen und sie unterstützt gleichfalls das Verbundnetz. Dazu dient hier die Anbindung ans tschechische Netz über das Umspannwerk Etzenricht, um nur ein Beispiel herauszugreifen.
Vorteile des Verbunds
Die Vorteile des Verbundnetzes ergeben sich aus dem Zusammenschluss vieler Stromquellen, vieler Verbraucher und vieler Übertragungsleitungen. Der vielfache Austausch kann Schwankungen innerhalb des Netzes leicht überbrücken. Fällt ein Element aus, wird die Lücke gemeinschaftlich überbrückt. Das ist sogar schneller, als wenn ein einzelnes Kraftwerk seine Leistung erhöhen müsste. Auch der Ausfall einzelner Leitungsabschnitte kann problemlos über alternative Leitungen ans Ziel geleitet werden. Hier profitieren wir von der n-1-Regel. Das Verbundnetz ist insgesamt zuverlässiger und es muss weniger Regelleistung als Reserve für Ausfälle bereitstehen. Natürlich müssen Verbundnetze gesteuert werden. Hierzu wurden Organisationen etabliert, die den Strommarkt koordinieren. In Europa ist es der Verband European Network of Transmission System Operators for Electricity (ENTSO-E).
Die europäischen Verbundnetze
In Europa existieren fünf Verbundsysteme aus Hoch- und Höchstspannungsleitungen. Diese Aufteilung ist vor allem räumlich begründet. Die beiden Regional Groups (RG) Irland und Großbritannien bilden eigene Verbundnetze, ebenso wie skandinavischen Länder in der RG Nordic und die baltischen Länder in der RG Baltic. Das gesamte Kontinentaleuropa ist vernetzt in der Regional Group Continental Europe. Dazu gehören übrigens auch Marokko, Algerien, Tunesien und die Türkei. Alle fünf Verbundnetze sind via Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragungen in Form von Seekabeln miteinander verbunden und können sich so gegenseitig unterstützen.
Verbundnetze weltweit
Auf anderen Kontinenten haben sich ganz unterschiedliche Verbundnetze etabliert. Kanada und die USA sind etwa gemeinsam in vier Übertragungsnetze unterteilt, die mit der höheren Frequenz von 60 Hertz arbeiten. Das flächenmäßig kleinere Japan hat sogar selbst verschiedene Netze, die obendrein mit zwei unterschiedlichen Frequenzen betrieben werden. Größere Flächenstaaten wie Australien oder China verfügen meist über mehrere Verbundnetze, die jedoch auch synchron betrieben werden können.
Stabilität und Stromhandel
Die Balance zwischen Verbrauch und Stromproduktion wird im Verbundnetz exakt gehalten. TenneT sorgt also in seiner Regelzone dafür, dass jederzeit exakt so viel Strom eingespeist wird, wie auch verbraucht wird, um das Netz stabil zu halten. Dazu dient auch der Austausch mit dem Verbund. Meist lässt sich der Stromverbrauch mittelfristig vorhersagen. Hauptverkehrszeiten, Feiertage oder besondere Ereignisse sind dafür gute Anhaltspunkte. Auf der anderen Seite stehen mit den Wetterprognosen die Einspeisemengen auch bei erneuerbaren Energien rechtzeitig fest. Im Betrieb können dann über die europäischen Verbundnetze noch spontane Anpassungen an den „Fahrplänen“ vorgenommen werden. So dient der vielschichtige und diverse Austausch dazu, Schwankungen im Netz zu vermeiden.
Verbundnetz vs. Inselnetz
Sogenannte Inselnetze sind auf sich selbst gestellt. Das ideale Beispiel für ein Inselnetz ist zum Beispiel das Bordnetz im Flugzeug. Die Stromversorgung für die Navigationsinstrumente, Belüftung und Kabinenbeleuchtung ist während des Fluges autark und tatsächlich „losgelöst“. In der Luft läuft die Stromversorgung im Flugzeug über Triebwerksgeneratoren, vergleichbar mit der Lichtmaschine beim Auto. Die Rotation der Triebwerke wird dafür nebenbei zur Stromerzeugung genutzt. Zudem gibt es hier noch weitere, zusätzliche Sicherungssysteme. Gänzlich autark ist das Flugzeug aber nicht immer: Auch am Boden benötigt es natürlich Strom. Dafür wird dann eine Ground Power Unit von außen an die Maschine angeschlossen. Dieser Transformator wandelt die jeweilige Netzspannung am Flughafen in die Bordspannung um, heute meist 115 V Wechselstrom. So besteht, zumindest vorübergehend, hier eine Verbindung zum jeweiligen Verbundnetz.
Ein echtes Inselnetz in Europa
Ein echtes Inselnetz im wörtlichen Sinn ist die Stromversorgung auf Island. In seiner abgeschiedenen Lage mitten im Nordatlantik versorgt sich der Inselstaat ohne Verbindung zum Kontinent autark. Für Anbindung zum Beispiel über ein Seekabel ist das Land zu weit von Nachbarverbünden oder Staaten entfernt. Dank der vulkanischen Prägung verfügt es über viel Geothermie und kann sich daher gut selbst versorgen, eben vergleichbar mit dem abgekoppelten Netz im Flugzeug. Weitere Inselnetze gibt es teilweise auch noch auf dem europäischen Festland, wenn zum Beispiel einzelne Siedlungen in sehr abgelegenen Regionen sich selbst versorgen.