Wie funktioniert Strom?

By: Diana

Ich wollte wissen: ‚ÄúWie funktioniert Strom?‚ÄĚ Und lernte, dass die Stromversorgung durch einen Gasmangel gef√§hrdet wird. Der Verzicht auf Gas, bei zunehmendem Ausbau von Wind- und Solarenergie f√ľhrt unweigerlich zu einer Instabilit√§t des Stromnetzes. Die Folge werden Stromrationierungen bzw. Brownouts sein, wen es nicht zu einem Blackout kommen soll.¬†

Wie funktioniert Strom?

Unsere Stromversorgung

Unser Stromnetz muss auf eine stabile 50 Hz Frequenz eingestellt sein. 

Bei einer Schwankung bzw. St√∂rung sackt die Frequenz stark ab oder steigt stark an. Die Netzbetreiber m√ľssen die Frequenz anpassen, um¬†die¬†Stromspannung bzw. die Frequenz von 50 Hz aufrecht zu halten.¬†

Dazu f√ľgen sie Kraftwerksleistung hinzu oder reduzieren sie. Der schwankende Verbrauch wird so mit Hilfe von Gaskraftwerken ausgeglichen. Problematisch ist, dass Strom nicht gespeichert werden kann. Er wird in dem Moment produziert, in dem er ben√∂tigt wird.

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Wie kommt es zu einem Stromausfall?

Dieses Ausgleichen geht jedoch nur solange sich die Stromspannung in einem gewissen Rahmen bewegt. Ist dies nicht mehr der Fall, ist ein Lastabwurf erforderlich.

Netzbetreiber versuchen dann das Stromnetz aufzutrennen, um die St√∂rung lokal zu halten und das Stromnetz vor dem Zusammenbruch zu sch√ľtzen.

Funktioniert dies, kommt es zu einer geplanten und kontrollierten Stromabschaltung (Brownout). Wenn dies nicht schnell genug klappt, kommt es zu einem unkontrollierten gebiets√ľbergreifendem Stromausfall (Blackout).

Schauen wir uns im Folgenden beide Fälle an.

Geplante Stromabschaltungen

Im Artikel Was ist ein Brownout? gehe ich im Detail auf geplante Stromabschaltungen ein. Die Meldungen von einem regionalen Stromausfall kennt jedoch jeder. In Baden-W√ľrttemberg wurden die B√ľrger schon Mitte 2022 auf unangek√ľndigte Stromausf√§lle von bis zu 90 Minuten „vorbereitet“.

Wird sich unsere Energiepolitik nicht √§ndern, werden in Zukunft alle Bundesl√§nder damit rechnen m√ľssen. Wie oft wird dies dann der Fall sein? Fakt ist, wer keine Stromausfall-Vorsorge betreibt, kommt dann schlecht zurande.

Sollte¬†es den Netzbetreibern allerdings¬†nicht schnell genug gelingen die St√∂rung lokal zu halten,¬†schalten sich die Kraftwerke selbst ab (Selbstschutzfunktion) und es kommt zu einem unkontrollierten gebiets√ľbergreifenden Stromausfall.

Unkontrollierter Stromausfall

Verlieren die Netzbetreiber die Kontrolle und die Frequenz sinkt unter 47,5 Hz oder steigt √ľber 51,5 Hz,¬†schalten sich die gro√üen Kraftwerke vom Stromnetz ab. Dies passiert dann unkontrolliert und wird als Blackout bezeichnet. Unser gesamtes Stromnetz hat dann keinen Strom mehr.

Die Trennung der Kraftwerke vom Stromnetz passiert aus Selbstschutz heraus ‚Äď so wird eine Besch√§digung oder Zerst√∂rung der Kraftwerke vermieden.

Kraftwerke sind deshalb die letzte Möglichkeit, um ein Netz im Notfall wieder aufbauen zu können. 

Belastungen f√ľr das Stromnetz

Grundlast

24 Stunden am Tag, an 365 Tagen im Jahr wird Strom verbraucht. Dazu z√§hlen private Haushalte (bspw. Elektroger√§te im Stand-by-Modus), die Industrie und auch die Stra√üenbeleuchtung. Daraus ergeben sich Lasten. 

Nachts wird beispielsweise am Wenigsten Strom verbraucht. Somit ist die Last am Geringsten. Dies wird als Grundlast bezeichnet. Diese soll in etwa bei 41 Gigawatt Kraftwerksleistung liegen. 

Die Spitzenlast, also der Höchstwert, sind 82 Gigawatt.

Europäisches Stromnetz

Wir haben kein deutsches, sondern ein¬†europ√§isches Stromnetz. 36 L√§nder sind so miteinander verbunden. Eine Frequenzst√∂rung in einem Land kann in ganz Europa dazu f√ľhren, dass das Stromnetz zusammenbricht.¬†

Wenn nun einzelne L√§nder keinen Strom mehr bedarfsgerecht produzieren k√∂nnen (weil bspw. bei uns in Deutschland das Gas f√ľr den Spannungsausgleich fehlt), dann f√ľhrt dies zu einer¬†Instabilit√§t¬†des gesamten europ√§ischen Stromnetzes.

Deutschland importierte deshalb im Jahr 2021 den größten Teil seines Stromes aus Frankreich, nämlich 9,8 Milliarden Kilowattstunden Atomstrom. Sonst hätten wir unseren Strombedarf nicht decken können. 

Aus diesem Grund wird die deutsche Energiepolitik vom Ausland scharf kritisiert. W√§hrend andere L√§nder Kernkraftwerke bauen, um den steigenden Energiebedarf (auch durch die Digitalisierung) decken zu k√∂nnen, r√ľstet Deutschland ab.

Aufnahme der Ukraine ins Stromnetz

Im M√§rz 2022 wurden die Ukraine und Moldawien mit ins Stromnetz aufgenommen. Da in der Ukraine kriegerische Auseinandersetzungen laufen, die in der Geschichte schon h√§ufig auf die Infrastruktur des Gegners abzielte, bedeutet dies ein erhebliches¬†Risiko f√ľr das gesamte europ√§ische ohnehin schon fragile Stromnetz.

Zusätzlicher Energiebedarf

Hinzu kommen neue Belastungen: 

  • Die E-Mobilit√§t soll ausgebaut werden
  • Moderne H√§user werden mit W√§rmepumpen ausgestattet
  • Aus falschem Verst√§ndnis heraus kauften viele Menschen elektrische Heizl√ľfter. (Nur wenn kein Gas mehr vorhanden sein sollte, haben wir jetzt gelernt, gibt es eben auch keinen Strom). Elektrische Heizl√ľfter helfen also nicht, wenn die Gas-Zentralheizung nicht mehr funktioniert. Werden sie vorher angeschlossen, bedeuten sie einen zus√§tzlichen Energiebedarf.
Kraftwerk und Windrad

Energiewende

Kraftwerke orientieren sich an dem Bedarf (dem Verbrauch). Die Netzbetreiber haben dort die Entscheidungsgewalt wie viel Strom produziert wird. 

Die erneuerbaren Energien orientieren sich aber nicht an dem Bedarf (dem Verbrauch), sondern am Wetter. Weht nicht der Wind oder scheint nicht die Sonne, produzieren Windräder und Solaranlagen keinen Strom.

Und weil Strom aus regenerativen Energien nicht gespeichert werden kann, ben√∂tigen wir f√ľr die Energiewende sogenannte Schattenkraftparks. Ein Schattenkraftwerk arbeitet, wenn Wind und Sonne aufh√∂ren Energie zu produzieren.¬†Es sind dann Kohle-, Kernkraft- und Gaskraftwerke, die die Energiemenge bereitstellen, die ben√∂tigt wird.¬†

Es ist somit¬†unm√∂glich die Energieversorgung allein durch Wind- und Solarenergie sicherzustellen. Diese Schattenkraftwerke m√ľssen immer bereit sein einzuspringen. Folglich muss die doppelte Leistung vorgehalten werden (Erneuerbare Energien plus Schattenkraftwerke). Dies ist absolut¬†unwirtschaftlich.¬†

Wind- und Solarenergie k√∂nnen nicht bedarfsgerecht produziert werden. Weht richtig starker Wind oder scheint viel die Sonne, und wir haben √ľber einen kurzen Zeitraum mehr Strom, als wir verbrauchen k√∂nnen, m√ľssen wir diesen aus dem Netz abf√ľhren. Wir erinnern uns, dass Frequenz von 50 Hz gehalten werden muss, um kontrollierte Stromabschaltungen oder gar einen Zusammenbruch des Stromnetzes zu verhindern.¬†

Deshalb verkaufen wir in so einem Fall unseren √ľbersch√ľssigen Strom bspw. an unseren Nachbarn Frankreich. Damit die Franzosen uns diesen Strom abnehmen, bezahlen wir sie daf√ľr. Anschlie√üend kaufen wir dann ihren Atomstrom, wenn uns Energie fehlt. Aus dieser Unwirtschaftlichkeit heraus hatten wir schon vor Jahren die h√∂chsten Energiepreise Europas.¬†

Nun hat sich Deutschland gegen√ľber der EU gesetzlich verpflichtet CO¬≤ bis 2030 zu reduzieren. Schalten wir die Kraftwerke ab, steigt dagegen das CO¬≤. 

Die EU wird uns zu Strafzahlungen verdonnern, wenn diese Vorgaben nicht erf√ľllt werden k√∂nnen. Sie kann uns dann auch vorschreiben, was wir abschalten (private Haushalte oder die Industrie). 

Folgen der Energiepolitik

  • Ein Gasmangel f√ľhrt zu direkter Gefahr f√ľr die Stromversorgung
  • Brownouts bis hin zu einem Blackout k√∂nnen die Folge sein
  • Deindustrialisierung Deutschlands welche zu direktem Wohlstandsverlust f√ľhrt
  • Massive Arbeitslosigkeit
  • Wegfall von Steuernahmen
    • Dies hat direkte Auswirkungen auf unser Sozialsystem: teurere Krankenkassenbeitr√§ge, weniger Geld flie√üt in die Rentenkasse, sp√§terer Eintritt in die Rente, geringere Unterst√ľtzung f√ľr Sozialhilfeempf√§nger, ‚Ķ
    • Es bleibt weniger Geld f√ľr die Infrastruktur (Polizei, Feuerwehr, Krankenh√§user, Beamte etc.)
    • Wie werden Migranten, Fl√ľchtlinge und Vertriebene reagieren, wenn es keine finanziellen Leistungen mehr geben wird?
  • ¬†Soziale Unruhen und Verteilungsk√§mpfe k√∂nnten die Folge sein

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