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Netzfre­quenz

Lesezeit: 4 Minuten

Was ist die Netzfrequenz? 

Defini­tion

Die Netzfre­quenz ist die Geschwin­dig­keit, mit der der Wechsel­strom (AC) durch das Strom­netz fließt. Die Netzfre­quenz wird in Hertz (Hz) gemessen. In Deutsch­land und Europa beträgt die Netzfre­quenz 50 Hz und ist stabil. Das bedeutet, dass der Strom 50 Mal pro Sekunde seine Richtung ändert. Ausnahmen davon sind kurzfris­tige regel­tech­ni­sche Abwei­chungen. Die Überwa­chung der Netzfre­quenz ist wichtig, um Spannungs­ab­fälle zu erkennen die zu Strom­aus­fällen führen können.

Wie hoch ist die Netzfre­quenz in Deutsch­land und Europa? 

In Deutsch­land und Europa beträgt die Netzfre­quenz flächen­de­ckend 50 Hz. Früher jedoch waren verschie­dene “Frequenzen” - oder besser gesagt “Wechsel­zahlen pro Sekunde” - normal. Dank dem Physiker Heinrich Hertz wurde “Hz” als Einheits­größe für die Frequenz einge­führt und somit vereinheitlicht.

Wie hoch ist die Netzfre­quenz in den USA und Japan? 

In den USA ist die Netzfre­quenz 60 Hz und in Japan gibt es sowohl 50 als auch 60 Hz als Netzfre­quenzen, die neben­ein­ander bestehen.

Wie hoch ist die aktuelle Netzfrequenz? 

Die aktuelle Netzfre­quenz kann aus jeder herkömm­li­chen Steck­dose mit Messge­räten direkt ausge­lesen werden. Noch einfa­cher lässt sich die Netzfre­quenz live mit einem sekun­den­ge­nauen Wert über diese Website einsehen. 

Was passiert, wenn die Netzfre­quenz zu niedrig oder zu hoch ist? 

Damit die Netzfre­quenz stabil gehalten werden kann, braucht es Regel­en­ergie. Fällt die Frequenz unter die 50 Hz, sind zusätz­liche Einspei­sungen oder Lastab­wurf (die Reduzie­rung von Verbrauch) von Nöten, was positive Regel­en­ergie genannt wird. Ist die Netzfre­quenz zu hoch, muss die Einspei­sung gesenkt werden, was auch als negative Regel­en­ergie bezeichnet wird. In Deutsch­land sind die Übertra­gungs­netz­be­treiber für die Netzre­ge­lung und die damit einher­ge­hende Beschaf­fung der Regel­en­ergie zuständig.

Welche Maßnahmen bei einer zu niedrigen Netzfrequenz?

Sinkt die Netzfre­quenz auf 49,8 Hz, werden Leistungs­re­serven aus allen Kraft­werken im Verbund­netz einge­setzt. Fällt die Netzfre­quenz weiterhin unter 49 Hz, kommt es zum sogenannten Lastab­wurf. Hierbei werden ausge­wählte Bereiche vom Strom­netz getrennt, damit es zu einer Reduzie­rung des Strom­ver­brauchs kommt. Ab einer Frequenz von 47,5 Hz werden alle Kraft­werke vom Strom­netz getrennt und die Strom­ver­sor­gung im Anschluss wieder neu aufgebaut. 

Welche Maßnahmen bei einer zu hohen Netzfrequenz? 

Steigt die Netzfre­quenz über 50 Hz, reduzieren die Kraft­werke ihre Einspei­se­leis­tung. Bei älteren Kohle- und Kernkraft­werken dauert das länger. Schneller anpassen können sich beispiels­weise Erneu­er­bare-Energien-Anlagen, wie Windkraft- oder Photo­vol­ta­ik­an­lagen (PV). Ab einer Netzfre­quenz von 50,02 Hz reduziert ein Großteil der PV-Anlagen ihre Wirkleis­tung linear und erst ab einer Überfre­quenz von 51,5 Hz erfolgt eine komplette Trennung der Anlagen vom Netz.

Was passiert mit der Netzfre­quenz bei einem Blackout?

Am 09. August 2019 gab es in London und weiteren Teilen Großbri­tan­niens einen großflä­chigen Strom­aus­fall, der Flughäfen, Züge, viele Haushalte und ein Kranken­haus still­ge­legt hatte. Ursache für das Blackout waren laut des Netzbe­trei­bers National Grid zwei Strom­ge­ne­ra­toren, welche nachein­ander ausge­fallen waren. Der Ausfall dieser Genera­toren hatte eine Senkung der Netzfre­quenz zur Folge. Diese fiel unter 48,9 Hz – die Frequenz­ab­wei­chung war demnach zu groß und es wurde ein sofor­tiger Lastab­wurf aktiviert. Diese Abschal­tung führte nach wenigen Minuten wieder zu dem Soll-Netzfre­quenz­wert von 50 Hz. Es brauchte dennoch etwas, bis sich die Strom­ver­sor­gung auf der Insel wieder einge­pe­gelt hatte. 
Netzfrequenz Blackout Verlauf am 09.August 2019 in Großbritannien
Netzfre­quenz Blackout Verlauf am 09.August 2019 in Großbritannien

Mit welchen Maßnahmen kann die Netzfre­quenz beein­flusst werden?

Inner­halb des europäi­schen Verbund­sys­tems ist geregelt, welche Maßnahmen getroffen werden müssen, wenn die Netzfre­quenz von 50 Hz nach oben oder unten abweicht. Die Primär­re­ge­lung wird aktiviert, sobald es zu einer Abwei­chung von mindes­tens 0,02 Hz kommt. So ändern beispiels­weise Genera­toren ihre Leistungs­er­brin­gung durch Anpas­sung der Drehzahl, um die Frequenz­ab­wei­chung zu kompensieren.

Inner­halb von 30 Sekunden wird die Primär­re­ge­lung durch eine Aktivie­rung der Sekun­där­reg­lung abgelöst. Hierfür werden insbe­son­dere schnell anlau­fende Kraft­werke zum Einsatz gebracht, welche vollau­to­ma­tisch gestartet werden. Nach 15 Minuten wird die Sekun­där­reg­lung durch manuelle Zuschal­tung der “Minuten­re­serve” abgelöst. Oberstes Ziel dieser Maßnahmen ist es, die Netzfre­quenz wieder auf den Sollwert von 50 Hz zurückzuführen.

Welche Messge­räte werden zur Messung der Netzfre­quenz verwendet?

Es gibt eine Reihe von Geräten, die zur Messung der Netzfre­quenz verwendet werden können. Darunter befinden sich Multi­meter, Oszil­lo­skope und Phasen­re­gel­kreise. Multi­meter sind vielleicht die einfachste Option, da sie norma­ler­weise so einge­stellt werden können, dass sie die Wechsel­strom­fre­quenz automa­tisch erkennen und anzeigen. Oszil­lo­skope sind komplexer, bieten aber eine detail­lier­tere Ansicht der Wellen­form, was bei der Diagnose von Problemen hilfreich sein kann. Phasen­re­gel­kreise werden häufig in elektro­ni­schen Geräten wie Radios und Fernse­hern verwendet, um die interne Uhr mit dem Wechsel­strom­netz zu synchronisieren.

Was führt zu Störungen der Netzfrequenz?

Es gibt viele Faktoren, die Störungen der Netzfre­quenz verur­sa­chen können. Eine der häufigsten Ursachen ist die inter­mit­tie­rende Erzeu­gung, wenn die Leistung eines Kraft­werks schwankt. Dies kann durch Änderungen der Nachfrage, unerwar­tete Ausfälle oder Schwan­kungen in der Brenn­stoff­ver­sor­gung verur­sacht werden. Eine weitere häufige Ursache für Frequenz­stö­rungen sind plötz­liche Lastän­de­rungen, z. B. wenn ein indus­tri­eller Großver­brau­cher plötz­lich seine Maschinen abstellt. Zusätz­lich können auch Unwetter für eine Störung der Netzfre­quenz verant­wort­lich sein. Starke Winde, Blitz­ein­schläge und Eisstürme können Strom­lei­tungen beschä­digen und den Strom­fluss unter­bre­chen. Daher ist es für Versor­gungs­un­ter­nehmen wichtig, die Netzfre­quenz genau zu überwa­chen und Maßnahmen zu ergreifen, um etwaige Störungen abzumildern. 

Was kann ein Krimi­no­loge anhand der Netzfre­quenz ablesen?

Wir wissen bereits, dass es im Strom­netz zu Frequenz­ab­wei­chungen kommen kann. Diese Frequenz­ab­wei­chungen zeigen in Audio- oder Video­auf­nahmen ein einzig­ar­tiges Muster auf. Krimi­no­logen können von diesen Frequenz­ab­wei­chungen profi­tieren. Anhand der Muster und mit Filtern ermit­teln Krimi­no­logen den Aufnah­me­zeit­punkt der Video- oder Audio­datei, falls dieser bei Ermitt­lungen brauchbar ist. 

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