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Netzfrequenz

Lesezeit: 4 Minuten

Inhaltsverzeichnis

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 50,2 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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