Schweiz
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FILE - In this Nov. 3, 2009, file photo, powerlines run across a section near Brisbane. Households will pay significantly more for their power when a proposed Emissions Trading Scheme is introduced. The Australian government on Wednesday warned it intends to block a Hong Kong and Chinese consortium’s 13 billion Australian dollar ($9 billion) takeover bid for an energy infrastructure company because it conflicts with Australia’s national interest. (Dave Hunt/AAP Image via AP)

Ein Gewirr an Hochspannungsleitungen. Wir werden es für dich entwirren. Bild: AP/AAP

Interview

Frau Dr. Hug, wie funktioniert eigentlich ein Stromnetz? Und wie kommt es zu Ausfällen?



Frau Prof. Dr. Hug, ich weiss, es gibt Kraftwerke, die Strom produzieren. Und ich weiss, es gibt Hochspannungsleitungen, über die der Strom transportiert wird. Damit erschöpft sich allerdings mein Wissen. Können Sie mir so einfach wie möglich erklären, wie ein Stromnetz funktioniert?
Es gibt ein paar Dinge, die man wissen muss. Zum Beispiel, dass immer genau so viel Strom ins Netz eingespeist werden muss, wie in dem Moment gerade verbraucht wird.

Wenn ich also zuhause meine Playstation anwerfe, dann muss irgendwer mehr Strom ins Netz speisen?
Sehr vereinfacht gesagt ja. Sobald Sie Strom verbrauchen, verändert sich die Frequenz im Netz. Sie ist deshalb nicht stationär, sie sollte aber immer ungefähr gleich bleiben. Eine einzelne Playstation verändert die Frequenz nicht dramatisch. Sobald sich die Frequenz aber entscheidend verändert, d.h. sich die Last in grösserem Mass verändert, muss ein Ausgleich geschaffen werden.

Bild

Prof. Dr. Hug vom Institut für Energieübertragung der ETH erklärt gegenüber higgs.ch, wie Synchronmaschinen funktionieren. Den ganzen Talk gibt es hier. screenshot: youtube/higgs

Und wie wird dieser Ausgleich geschaffen?
Dafür sind Synchronmaschinen in den Kraftwerken zuständig. Diese bestehen aus drehenden Rotoren, die zum Beispiel durch Dampf oder Wasser angetrieben werden. Die Drehgeschwindigkeit dieser Rotoren bestimmt die Frequenz im Netz, gleichzeitig entspricht diese Rotation kinetischer Energie. Mit dieser kinetischen Energie wird kurzfristig der Ausgleich geschaffen und deshalb verändert sich bei einer Laständerung auch die Frequenz. Längerfristig – innerhalb von Minuten – muss mehr Wasser oder Dampf zum Rotor geführt werden.

Der Laie glaubt, man könne so viel Strom wie möglich ins Netz einspeisen.
Nein. Wenn man zu viel produziert, steigt die Frequenz im Netz, denn die überschüssige Energie wird in Form von kinetischer Energie in den Rotoren gespeichert.

Was muss ich sonst noch über das Stromnetz wissen?
Sie können es sich wie ein Strassennetz vorstellen. Es gibt Autobahnen – das sind die Hochspannungsleitungen. Sie bilden ein grobmaschiges Netz. Dieses Netz erstreckt sich über die ganze Schweiz und im Verbundsnetz auch über Westeuropa. Dieser Strom hat Höchstspannung, 220'000 Volt oder 380'000 Volt.

Und dann gibt es die Land- und Quartierstrassen, die in die einzelnen Quartiere und zu den Abnehmern führen. Da ist die Spannung wesentlich geringer.

Und über dieses Netz und mehrere Netzstufen kommt der Strom dann zu meiner Playstation?
Genau. Der Strom sucht sich von der Produktion bis zum Abnehmer den einfachsten Weg.

Aha. Und was passiert, wenn irgendwo eine Leitung nicht funktioniert?
Da kommt es extrem darauf an, auf welcher Stufe sich diese Leitung befindet – und auf den Ausbau der Infrastruktur. In der Regel wird auf der «Autobahnebene», der Ebene der Hochspannungsleitungen, eine Sicherheit von n-1 eingebaut. Das heisst: Es kann eine Leitung ausfallen, ohne dass es zu Überlastungen im Netz und zu Stromunterbrüchen kommt.

Dann fliesst der Strom, der nicht mehr durch die unterbrochene Leitung kann, anderswo durch? Durch eine oder mehrere andere Leitungen?
Ja. Der Strom muss sich einen anderen Weg suchen. Nun besteht aber das Problem, dass jede Leitung ein gewisses Limit besitzt. Wird dieses überschritten, wird die Leitung mit einem Leitungsschalter unterbrochen.

Und der Strom muss sich wieder einen neuen Weg suchen.
Genau. Damit steigt die Gefahr, dass weitere Leitungen überlastet werden. So kann es dann zu Kettenreaktionen und grossflächigen Ausfällen kommen.

Wie kann man eine solche Kettenreaktion stoppen?
Wenn die Balance zwischen Erzeugung und Last nicht mehr stimmt, kann zum Beispiel automatisch «Ballast» abgeworfen werden. Man hängt bewusst gewisse Gebiete vom Netz ab. Man kann zum Beispiel Baden «aufgeben», um dafür den ganzen Kanton Aargau zu «retten».

Können wir nicht Olten aufgeben und Solothurn retten?
[lacht] Wieso?

Zwischen watson.ch und Olten funkt's eben immer so schön.
Olten ist aber super!

Ja, da haben Sie wohl recht! Aber zurück zu den Hochspannungsleitungen. Wieso wird nicht einfach eine Sicherung von n-2 eingebaut?
n-2 würde zu viel kosten, denn das Netz müsste stark überdimensioniert gebaut werden. Die Wahrscheinlichkeit, dass gleich zwei parallele Hochspannungsleitungen ausfallen, ist ziemlich tief. Damit es zu einem Blackout kommt, müssten in der Regel mehrere dumme Zufälle eintreffen. So war das auch bei den letzten grossen Ausfällen in Italien und in den USA/Kanada 2003.

Und jetzt in Argentinien?
Ich kenne das Netz dort zu wenig genau, um Aussagen zu diesem Fall machen zu können. Ausserdem kennt man, so viel ich weiss, die Ursachen noch nicht.

Okay, n-1, die Ebene der Hochspannungsleitung, ist klar. Wie sieht es auf tieferen Stufen aus?
Auf der höheren Ebene gibt es für den Strom mehrere Wege von A nach B. Auf den tieferen Ebenen beginnt das Verteilnetz radial zu werden. Das hat zur Folge, dass der Strom nur noch einen Weg zum Abnehmer hat. Dementsprechend grösser ist das Risiko für einen Ausfall und deshalb kommen kleine lokale Stromausfälle auch häufiger vor.

Das leuchtet ein. Trotzdem noch schnell zum Fall in Argentinien: Kann sowas in der Schweiz auch passieren?
Selbstverständlich ist theoretisch alles möglich. Das Schweizer Netz ist aber sehr gut ausgebaut und die Versorgungssicherheit ist hoch. Wie sich dies in der Zukunft mit dem Atomausstieg und dem Zubau von Erneuerbaren entwickeln wird, ist insbesondere langfristig noch nicht geklärt und Teil der Forschung.

«Florence» ist da: Stromausfall in 475'000 Haushalten

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Video: watson

Blackout auf dem Brügglifeld

Dieses Haus produziert 7x mehr Energie als es verbraucht

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    Alle Leser-Kommentare
  • just sayin' 19.06.2019 08:51
    Highlight Highlight danke watson für diesen interessanten artikel!
    mal was anderes als das (leider) übliche huawai-gender-trump-greta-apple-studi-mimimi
  • wolge 19.06.2019 06:15
    Highlight Highlight Sogenannte Smartmeter werden die bisherigen Stromzähler Schweizweiz ersetzen. Smartmeter ermöglichen nicht nur für Kunden und Lieferanten neue Möglichkeiten, sondern auch für Hacker.

    Meines Erachtens erhöht sich dass angeblich ach so tiefe Risiko eines Blackouts nicht unerheblich
    • hugoderhabicht 19.06.2019 13:56
      Highlight Highlight So einfach wie in Blackout ist dass dann doch nicht
    • hugoderhabicht 19.06.2019 16:19
      Highlight Highlight Notiz an mich selbst: https://www dass-das.de
    • wolge 19.06.2019 17:40
      Highlight Highlight @hugoderhabicht: Buchempfehlung: Marc Elsberg - Blackout
    Weitere Antworten anzeigen
  • Madison Pierce 18.06.2019 23:00
    Highlight Highlight Sehr interessant! Mir war nicht bewusst, dass es ein Problem ist, dass neue Formen der Stromerzeugung ohne Synchronmaschinen funktionieren.

    Es kommen viele Herausforderungen auf die Netzbetreiber zu, aber ich bin zuversichtlich, dass es für alles eine Lösung geben wird.
    • Ökonometriker 19.06.2019 02:57
      Highlight Highlight Wir werden weiterhin unsere Pumpspeicherkraftwerke mit mrhreren Gigawatt Leistung betreiben. Deren Synchronmaschinen können kurzfristig einiges schlucken. Aber klar, wenn es bewölkt und windstill ist wird es riesige Batterien brauchen...
    • maylander 19.06.2019 06:50
      Highlight Highlight Hochspannungsgleichstromübertragungsleitungen werden mittels statischen Umformen an das Dreiphasennetz angeschlossenen. Die rotierenden Umformen sind nicht zwingend nötig.
      Sehr viele kleine Umformer mit kleiner Leistung sind schwieriger zu kontrollieren als wenige mit grosser Leistung.
      Die kleinen Umrichter folgen den grossen, wenn es nur kleine gibt, wird es komplizierter.
    • WID 19.06.2019 06:52
      Highlight Highlight @Ökonometriker: in der Schweiz haben sehr gute, rieseige Batterien: unsere Pumpspeicherseen.
  • The Returner 18.06.2019 22:39
    Highlight Highlight Frau Prof. Dr Hug

    „Es gibt ein paar Dinge, die man wissen muss. Nämlich, das genau soviel Strom in‘s Netz gespeist, wie verbraucht wird“.

    Kann es sein, Frau Prof, dass sie falsch zitiert wurden?!
    Die Aussage wird so bestimmt nicht von ihnen wiedergeben worden sein, denn

    man kann kein Strom verbrauchen

    Elektrische Energie wird wie alle anderen Energieformen umgewandelt


    • Bits_and_More 19.06.2019 10:17
      Highlight Highlight 1. Strom ist nicht gleich elektrische Energie
      2. Umgangssprachlich passt diese Aussage schon, hier wird einfach erklärt wie das Netz funktioniert. Das hier einiges vereinfacht wird, liegt im Ziel dieser Art der Kommunikation.
    • René Gruber 19.06.2019 10:21
      Highlight Highlight Und wenn der Strom in eine andere Energieform umgewandelt wurde ist er verbraucht oder etwa nicht? Strom ist dann keiner mehr da aber dafür Wärme, Licht oder Bewegung und ähnliches.
      Somit ist die Aussage absolut korrekt oder etwa nicht?
    • The Returner 19.06.2019 16:58
      Highlight Highlight @Rene Gruber

      Eben nicht.
      Energie kann weder aus dem Nichts gewonnen werden noch irgendwie verloren gehen. Energie wird von einer Energieform in eine andere umgewandelt werden. Häufig sind mehrere Energieformen an einer Umwandlung beteiligt. Chemische Energie in Wärmeenergie und anschliessend in mechanische Energie, beispielsweise beim Verbrennungsmotor

      Übrigens: Besten Dank für die zahlreichen Blitze😉😉
      Sind für mich in einer Diskussion gerechtfertigt. Bei einem Sachverhalt vielleicht recherchieren?!😉
    Weitere Antworten anzeigen
  • 3klang 18.06.2019 22:30
    Highlight Highlight Schade wurde auf die Probleme der dezentralen Energieproduktion und deren Regelung (PV und Wind) nicht näher eingegangen. Mir scheint, die Illusion der einfach und schnell umsetzbaren Energiewende so wohl noch etwas aufrecht erhalten werden...
  • BossAC 18.06.2019 22:24
    Highlight Highlight Grüsse aus dem schönsten Loch der Schweiz an Frau Hug! Schön, wenn sich ausnahmsweise mal jemand für unser missverstandenes Städtchen einsetzt 😜
    Btw: Danke für den spannenden Artikel!
  • Jaesse 18.06.2019 22:09
    Highlight Highlight Unter die Branche mischen..wirklich interessiert? Im November: www.electrosuisse.ch/leitungsbau

    See you there
  • Toerpe Zwerg 18.06.2019 21:50
    Highlight Highlight "Wie sich dies in der Zukunft mit dem Atomausstieg und dem Zubau von Erneuerbaren entwickeln wird, ist insbesondere langfristig noch nicht geklärt und Teil der Forschung."

    Das klingt etwas komplizierter, als die PV und Wind Fans wahrhaben wollen ... kann man ja nur hoffen, dass schnell genug geforscht wird bzw. dass diese zu einem umsetzbaren Resultat führt ...
    • Rabbi Jussuf 18.06.2019 23:04
      Highlight Highlight Die Schweiz musste kürzlich über ein paar Stunden etwa 6GW nach DE liefern, weil dort der Wind und die Sonne sich nicht wie geplant verhalten hatten. Das war bereits nahe an einem Black Out und eine enorme Belastung für unsere Stromproduktion und die Netze.

      Auch lustig, was in DE am 6.6.19 passiert ist:
      www.agora-energiewende.de/service/agorameter/chart/power_import_export/08.06.2019/08.06.2019/
      Hier zeigt sich, wie teuer die Erneuerbaren für DE werden können - vor allem wenn zuviel produziert wird. Das wird in Zukunft noch extremer.
    • _kokolorix 18.06.2019 23:15
      Highlight Highlight Damit die Kernkraftwerke ins Netz eingebunden werden konnten, musste der Niedertarif über Nacht und jede Menge Elektrospeicherheizungen eingeführt werden. KKWs sind extrem ungäbig um Schwankungen auszugleichen, sie haben Reaktionszeiten von Stunden!
      Dasselbe kann auch mit Solarkraftwerken gemacht werden, nur eben nicht bei Nacht, sondern bei Tag. Im dümmsten Fall produziert man mit dem überschüssigen Strom Wasserstoff oder pumpt Wasser in Speicherseen hinauf. Alles nur eine Frage des Wollens, wie seinerzeit mit den KKWs
    • geissenpetrov 18.06.2019 23:17
      Highlight Highlight Es wird geforsch und es gibt für jede geplante dezentrale Erzeugungsanlage technische Gesuche, die erst einer simulierten Lastflussberechnung unterzogen werden. So schwierig, wie du es dir vorstellst, ist es das Ganze nicht.
      Sorge dich besser um deine unerklärliche und unbegründeten Anti-Haltung zu diesem Thema.
    Weitere Antworten anzeigen
  • Hans Franz 18.06.2019 21:50
    Highlight Highlight Sollte es hier nicht LeiStungsschalter heissen?

    "...Wird dieses überschritten, wird die Leitung mit einem Leitungsschalter unterbrochen..."

    vereinfacht:
    Leitungsschalter: trennt kleine Strommenge (Haushalt)
    LeiStungsschalter: trennt hohe Strommenge (MV-HV)
    • Z.enox 18.06.2019 23:11
      Highlight Highlight Klugscheisser mag keiner;)
    • hoVer 18.06.2019 23:14
      Highlight Highlight Nein. Das stimmt schon. Der Leitungsschalter schützt die Leitung und nicht die Last. Er ist entsprechend auf den maximalen Strom der Leitung ausgelegt.
    • geissenpetrov 18.06.2019 23:27
      Highlight Highlight Hab ich auch gedacht. Es könnte aber auch der Freileitungsschalter (schaltet idr. Last und nicht Leistung) gemeint sein. Der kommt jedoch in HHS nicht vor.

      Ein Detail, in einem sonst guten, wenn auch etwas kurzem Interview.
    Weitere Antworten anzeigen
  • Chrisiboy 18.06.2019 21:04
    Highlight Highlight Und wenn wir uns die Stromliberalisierung anschauen und die Netze gesamteuropäisch koordinieren, bzw. die Schweiz vom Ausland abhängig ist, wird es brandgefährlich. Probleme in 2-3 Ländern können im Extremfall dazu führen, dass ganz Europa ohne Strom ist.
    Ich finde, die Schweiz muss in der Lage sein, in einem Nofall die Leitungen zum Ausland kappen zu können und ihren Bedarf autark decken zu können.
  • 03_szust 18.06.2019 21:04
    Highlight Highlight Hey, Baden wird hier sicher nicht aufgegeben, da bin ich dagegen!
    • geissenpetrov 18.06.2019 23:28
      Highlight Highlight Baden unter Last. Lebensgefährlich, sag ich da nur ;)
    • Patrik Hodel 20.06.2019 11:43
      Highlight Highlight Doch, im Extremfall geht Baden baden! :-)
  • 1$ opinion 18.06.2019 20:45
    Highlight Highlight Da können wir J.P. Morgen danken, dass dieses Grid uns von der Steinzeit trennt.
    Nikola Tesla wollte kostenlosen Strom durch die Luft realisieren.

    https://patents.google.com/patent/US1119732

    Wäre interessant, wie sich unsere Gesellschaft entwickelt hätte, wäre Strom an jedem Ort kostenlos vorhanden gewesen. Es gäbe sicher nur Elektroautos (ohne Akkus).
    Benutzer Bild
    • Bits_and_More 19.06.2019 10:37
      Highlight Highlight Dieses Konzept von Tesla konnte nie wissenschaftlich bewiesen werden.
    • 1$ opinion 19.06.2019 11:18
      Highlight Highlight @Bits_and_More dann sollten wir das aber schleunigst tun. Das Grid ist unsere Achillesferse, aber da gehe ich nicht weiter ins Details. Die Energie-Lobby sollte sich schämen, das ganze Klima-Puff haben wir nur wegen dem Grid.
    • sheimers 19.06.2019 18:17
      Highlight Highlight @Bits_and_More soviel ich weiss funktioniert das Konzept von Tesla, nur mit enormen Verlusten, so dass man damit keine Energieübertragung über lange Strecken hinbekommt. Man kann damit aber Information übertragen, nennt sich Radio/Fernsehen/Funk/WLAN/Bluetooth/5G. In der Nähe von starken Radiosendern kann man durchaus auch Leuchtstoffröhren ohne Kabel zum Leuchten bringen. Tesla hatte einfach die Illusion, dass man damit ganze Städte mit Strom versorgen könnte, was dann aber nicht funktionierte. https://www.scinexx.de/dossierartikel/das-erste-radio/
  • metall 18.06.2019 20:26
    Highlight Highlight Danke für die Info
  • Matrixx 18.06.2019 20:14
    Highlight Highlight Die gute Dame hat nicht erwähnt, dass die Schweiz am ENTSO-E-Netz hängt, ein Zusammenschluss mehrerer europäischen Länder. Damit die Schweizer Stromversorgung ausfällt braucht es also sehr viel...
    Da fällt dann wohl zuerst Italien weg.
    • leu84 18.06.2019 21:47
      Highlight Highlight Notfalls ja. Bevor man unser Netz nicht zerschmettert ;) Wir sind auch eine Art von "Strombrücke" für Italien. Deshalb ist unser funktionierende Netz genau so wichtig für Italien.
    • sambeat 18.06.2019 22:07
      Highlight Highlight Die gute Dame wurde auch nicht danach gefragt😉
    • Turrdy 19.06.2019 01:09
      Highlight Highlight Die Schweiz verdient übrigens gutes Geld, indem sie Atom- und Kohlestrom aus dem Norden nach Italien leitet.
    Weitere Antworten anzeigen
  • moralis paradoxon 18.06.2019 20:12
    Highlight Highlight Da hätte man ein super Interview machen können aber man wollte eigentlich nur über argentinien reden. Sehr schade

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