Blackout: Schwarzstartfähigkeit von Kraftwerken

    Hallo,


    auf Telepolis gibt es heute diesen Artikel zu lesen:


    "Schwarzstartfähigkeit von Stromerzeugern

    Wie kommt der Strom nach einem Blackout zurück ins Netz?"


    Zunächst liefert der Beitrag nichts wirklich neues, ausser der etwas gewagten These, dass thermische Kraftwerke und PV-Anlagen i.d.R. grundsätzlich nicht schwarzstartfähig seien, Windkraftanlagen dagegen schon.


    Interessant wird der Artikel gegen Ende, da geht es um "blackout-resistente" Kommunen, die ihre lokale Stromerzeugung "inselfähig" gemacht haben und bei einem Blackout ihren Ort bzw. die wichtigsten Einrichtungen dort im Inselbetrieb weiter versorgen können, auch wenn das öffentliche Stromnetz ringsum ausgefallen sein sollte. Das finde ich bemerkenswert. Als Beispiel wird die österreichische Gemeinde Stubenberg genannt.


    Recherchiert man etwas zu "Stubenberg" und "Blackout" landet man schnell bei Herbert Saurugg, der die seit 2017 bestehende Stromautonomie der Gemeinde näher beschreibt. Mittlerweile gibt es mindestens eine weitere Kommune: Weiz


    Grüsse

    Tom

    (eingeschränkte) „Schwarzstartfähigkeit“ von PV-Anlagen im Blackout-Fall ?


    Soweit mir bekannt ist,

    können praktisch alle (nicht direkt inselfähigen) PV-Anlagen nur im Netz funktionieren, das heißt, sie können nur dann Strom liefern, wenn ihr Wechselrichter eine Netzfrequenz ermitteln kann, mit welcher die erzeugte Stromenge moduliert wird.



    Nun meine Frage:

    (Vorsicht: Frage eines "Strom-Laien")

    Kann man dem Wechselrichter nicht die Netzfrequenz über ein entsprechend angeschlossenes Notstromaggregat bzw.

    einen Spannungswandler 12 -> 230 V (mit Akku) „vorgaukeln“?

    OK,

    es kommt mit Sicherheit auf die Grösse der PV-Anlage bzw. des Wechselrichter sowie des Notstromers (Sinus-Welle?) an.


    Wenn das gehen würde,

    wie sieht die "Stromausbeute " unter dem Strich aus?

    (Treibstoff gegen Strom gerechnet)

    :waving_hand: bis dann - nutze die Zeit - Wissen schafft Zukunft - epwin - 6DPNC6RE - epwin02@web.de; :winking_face:

    Grüß Gott,


    vor einigen Jahren hatte ich einen Bericht in einer Wuppertaler-Lokalzeitschrift gelesen, dass ein neues Kraftwerk (damals neu gebautes Gas-Kraftwerk) zu 100% schwarzstartfähig sein soll. Das war zu Beginn meine "Vorsorge-Zeit".


    Zitat aus einer Pressemitteilung der Wuppertaler-Stadtwerke:

    "

    Die beiden Turbinen im HKW Barmen können innerhalb von wenigen Minuten bis auf eine Leistung von 60 Megawatt hochgefahren werden. Im Bedarfsfall stützen sie so das Stromnetz nicht nur in Wuppertal, sondern auch über die Stadtgrenzen hinaus. Auch bei einem totalen Stromausfall könnte von Barmen aus die Stromversorgung wieder hergestellt werden, d.h. die Anlage ist "schwarzstartfähig", wie es im Fachjargon heißt"

    Link: WSW / Wuppertaler Stadtwerke


    Waidmannsheil

    zero

    Wetten Sie niemals gegen den menschlichen Erfindungsreichtum. Der größte Feind der Propheten der Apokalypse ist ein Ingenieur (Daniel Lacalle)

    "Die Toleranz wird ein solches Niveau erreichen, dass intelligenten Menschen das Denken verboten wird, um Idioten nicht zu beleidigen." Dostojewski, 1821-1881

    Es gibt mittlerweile PV-Speichersysteme, die so geschaltet werden können, daß sie fast keinen Strom mehr ins Netz einspeisen und im Notstrommodus ( Trennung vom öffentlichen Netz ohne Black out per Schalter) das Haus , Batterien versorgen . Ist dann quasi Inselanlage.


    im Normalbetrieb wird bei vollen Speichern erst die direkte Einstrahlung verbraucht, wenns nicht ausreicht, liefern die Batterien und bei mehr als 3.000 W Verbrauch kommt der Strom aus dem Öff. Netz.

    Zitat von epwin

    Kann man dem Wechselrichter nicht die Netzfrequenz über ein entsprechend angeschlossenes Notstromaggregat bzw.

    einen Spannungswandler 12 -> 230 V (mit Akku) „vorgaukeln“?

    OK,

    es kommt mit Sicherheit auf die Grösse der PV-Anlage bzw. des Wechselrichter sowie des Notstromers (Sinus-Welle?) an.

    Das müßte gehen. Muss aber relativ genau 50 Hz sein.

    Ich denke ebenfalls dass es möglich sein könnte der Anlage die 50Hz vorzugaukeln. Evtl. wird kein sehr schönes Sinussignal an der Steckdose ankommen, aber für die Funktion der meisten Gerätschaften ist das auch nicht notwendig.

    Vielleicht wird der "12V-230V Spannungswandler" bei dem Versuch aber auch nach kurzer Zeit gegrillt. Es hängt davon ab ob das Signal nur als "Steuersignal" verwendet wird, ober ob auf diesen Anschluss zwangsweise auch die erzeugte Wechselspannung eingespeist wird. Wenn dann ein 150W-KFZ Adapter gegen einen 5kW-Wechselrichter arbeiten muss, könnte das für den kleinen böse ausgehen.


    Die 50Hz in Deutschland sind tatsächlich so genau, dass man danach eine Uhr laufen lassen kann.

    Link : https://www.heise.de/ct/artike…ertz-Problem-3985393.html

    Was willst du erreichen? Eine nicht inselfähige Anlage inselfähig machen? Dann einfach einen zweiten Spannungswandler kaufen. Oder willst du mit deiner PV Anlage den Kern einer neuen Strominsel bilden? Das wird so nicht funktionieren da ja niemand die Frequenzen synchronisiert.

    Zitat von Don Pedro

    Was willst du erreichen? Eine nicht inselfähige Anlage inselfähig machen? Dann einfach einen zweiten Spannungswandler kaufen. Oder willst du mit deiner PV Anlage den Kern einer neuen Strominsel bilden? Das wird so nicht funktionieren da ja niemand die Frequenzen synchronisiert.

    Ich denke einen zweiten Spannungswandler für eine PV-Anlage ... um sie inselfähig zu machen ... wird bei einer PV-Anlage mit z.B. 7,92 kW (beim Nachbarn auf dem Dach) nicht ganz billig sein.


    Er hatte 2018 eine Ausbeute von (glaube ich) ca. 7.700 kWh (Einspeisung und Eigenverbrauch).

    :waving_hand: bis dann - nutze die Zeit - Wissen schafft Zukunft - epwin - 6DPNC6RE - epwin02@web.de; :winking_face:

    Das stimmt, in der Größenordnung wird es ziemlich teuer. Aber bis 1,5 kw ist es preislich noch vertretbar. Was auch noch gehen sollte - Idee - wäre ein 150 W Wandler der dann genug Strom für den "großen" liefert.

    Einmal editiert, zuletzt von Don Pedro ()

    Ohne Eingriff in die Software der PV-Wechselrichter ist eine Notstromfunktion illusorisch. Der eingebaute NA-Schutz im WR misst nicht nur die Netzfrequenz, sondern auch die Spannung. Liegt diese +10%/-15% außerhalb der Normspannung von 230V, gehen die Wechselrichter vom Netz, genau wie bei >51,5/<47,5 Hz. Die Wechselrichter müssten eine konstante Ausgangsspannung und konstante Frequenz ausgeben, um sie im Rahmen der installierten Leistung und momentanen Sonneneinstrahlung nutzen zu können.


    Gedankenspiel Inverter-Stromerzeuger und PV-Wechselrichter parallel:


    Der Generator gibt eine saubere Sinusspannung mit genau 50 Hz und 230V vor. Der Wechselrichter wird parallel angeschlossen. Nach der Netzberuhigungszeit synchronisiert der WR auf die vorgegebene Netzspannung. Ab jetzt wird der Wechselrichter durch Anhebung der Spannung versuchen, seine maximale Leistung in das Netz einzuspeisen. Logischerweise wird, da keine Last angeschlossen ist, die Spannung zu hoch, der WR schaltet ab.


    Ob jetzt das Aggregat noch funktioniert und der Inverter nicht abgeschossen wurde, weiß ich nicht.


    Anders sieht folgendes Szenario aus: Der Generator wird gestartet und mit einer Last nahe der Leistungsgrenze des Stromerzeugers beaufschlagt. Nun erst wird der Wechselrichter angeschlossen. Wenn jetzt die vom WR erzeugte Leistung unter der angeschlossenen Last liegt, wird der Generator um diese Leistung entlastet, hat aber immer noch etwas Last, um die Regelung aufrecht zu erhalten. Das sollte funktionieren, testen werde ich es aber mit meinem Equipment eher nicht.

    Weiteres Gedankenspiel … PV-Anlage und WR (bzw. mit "Notstromer"):

    (Vorsicht, Laie!!!)

    Die installierte Leistung (7,920 kW, laut Syna) beim Nachbarn, kommen aus 33 Modulen.

    Also die Module u.U. abbauen und einzeln oder gepaart verwenden mit entsprechenden „kleineren“ WR?

    Ist das dann eine Möglichkeit die Module zu verwenden bei einem Blackout?


    Hat leider nichts mehr mit Schwarzfähigkeit zu tun, sondern ist eine Insel-(Not-)Lösung.

    [Bitte ggf. verschieben bzw. neuen Beitrag öffnen (wenn gewünscht).]

    :waving_hand: bis dann - nutze die Zeit - Wissen schafft Zukunft - epwin - 6DPNC6RE - epwin02@web.de; :winking_face:

    Die elegantere Lösung wäre, die Kabel von soviel wie möglich Modulen direkt ins Haus zu führen und erst dort zu verschalten. Im Normalfall können die Module in Reihe geschaltet werden, um die Verluste durch hohe Ströme zu begrenzen.


    Sollte der Blackout eintreten, werden dann Module nach Bedarf von der Hausanlage abgesteckt und an den Laderegler der Inselanlage angeschlossen. Sollte im Winter keine gescheite Ausbeute möglich sein, werden einfach noch ein paar Module zusätzlich aktiviert.


    Wichtig ist der Kauf des passenden Ladereglers, sowohl was die Speicherbatterie betrifft, als auch die zu erwartende Modulleistung.

    Also ich denke, wenn der Notstromer läuft und die PV Anlage sich aufschaltet und die erzeugte Energie (Strom) Menge nicht gleich der (Strom)Last ist, wird der Generator des Notstrom Aggregates zum Motor und angetrieben bis entweder einer der Parameter die PV abschaltet oder der Generator mechanisch zerstört ist?

    Mal abgesehen davon das Gewährleistet sein muss das die Anlage sicher vom Netz getrennt ist usw usw.

    Es gibt aber Batterie Wechselrichter die dieses Zenario umsetzen können.

    Gsund bleiben

    Keep clam and chive on

    Zitat von PreppiPeppi

    Die elegantere Lösung wäre, die Kabel von soviel wie möglich Modulen direkt ins Haus zu führen und erst dort zu verschalten. Im Normalfall können die Module in Reihe geschaltet werden, um die Verluste durch hohe Ströme zu begrenzen.

    Da normalerweise jede Kabeldurchführung gegen Überspannung geschütz wird! Erhöht dies entweder die Kosten oder die Brandgefahrt massiv.

    Gsund bleiben

    Keep clam and chive on

    Zitat von PreppiPeppi

    Die elegantere Lösung wäre, die Kabel von soviel wie möglich Modulen direkt ins Haus zu führen und erst dort zu verschalten. Im Normalfall können die Module in Reihe geschaltet werden, um die Verluste durch hohe Ströme zu begrenzen.


    Wozu soll das gut sein?

    Es gibt Laderegler für die üblichen Eingangsspannungen (300-900V) der PV-Wechselrichter.

    Vorhalten muss man so ein Teil sowieso, also kann man es auch gleich passend zur seiner Anlage und den Battterien besorgen.

    Dann Nachts umklemmen / umschalten und gut.

    All den geschilderten Problemen liegt ein weitverbreiteter Denkfehler zugrunde:


    Man bündelt aus gaaanz vielen kleinen Quellen (einzelne Module) die Energie, um sie dann unter hohem Leistungsregelaufwand als Gesamtheit (!) zu handhaben und ggf. zwischenzuspeichern ... und sie dann wieder auf ganz viele kleine Verbraucher unterzuverteilen!


    Der hohe Aufwand entsteht durch die zentrale Leistungsbündelung!


    Würde man theoretisch einzelne Verbraucher einfach nur mit dem jeweils benötigten Solarstrom versorgen, käme man mit billigstem Aufwand weg. Also einzelne Solarflächen mit kleinen Reglern und Wechselrichterchen auf kleine Lastkreise verteilen, und nicht erst zu nem großen Ganzen bündeln und dann wieder aufsplitten.


    Was bei der zentralen Leistungsbündelung zu kW-Strängen "eingespart" wird, sind nur Kabellängen und Verschaltungsaufwand. Die zusätzliche Anzahl an kleineren Solarreglern, Mini-Wechsrlrichtern und kleinen Batterien könnte preislich vielleicht sogar neutral sein gegenüber den teuren Hochleistungstechniken.


    Und noch einen Vorteil hätte die Dezentralisierung der Notstromversorgung: Bei Ausfall eines Gerätes funktionieren die anderen weiter! Und man kann durch noch ein kleines bißchen mehr an Verkabelungsaufwand die Lastzweige umschaltbar machen, so dass bei a) nicht benötigte Energie dann bei b) oder c) zugeschaltet werden kann.


    Ist wie gesagt nur ein einmaliger Fleißaufwand bei der Errichtung. Spart aber ungemein an Kabelquerschnitten, Hochleistungsgeräten und Spezialbatterien.


    LG Gode

    @Gode: grundsätzlich hast du Recht. In der Praxis steigt der Aufwand bei einer kleinteiligen Direktversorgung von Verbrauchern aber irgendwann wieder stark an. Gerade bei PV-basierter Stromversorgung kommt man ja nicht drumherum, Energiespeicher einzusetzen, um aus dem tageszeitlich und wetterbedingt diskontinuierlichen Angebot kontinuierlich bzw. zeitversetzt Strom beziehen zu können.


    Es kommt immer darauf an:

    bei der Wohnungsbeleuchtung macht es z.B. wenig Sinn, jede Leuchte mit einem eigenen PV-Modul und einem Akku zu verkabeln, das ist aufwändiger als eine klassische Wohnungsinstallation mit Verteilerschrank, zentralem PV-Generator und zentralem Akku. Dagegen kann es bei Straßenlaternen durchaus sinnvoll sein, wenn es am Aufstellort weder einen Stromversorger noch ein Leitungsnetz gibt und man beides erst noch bauen müsste. In Schwellenländern sind solche autarken Straßenlaternen deswegen recht verbreitet.


    Einen deutlichen Trend zur dezentralen Energiespeicherung bei mobilen/tragbaren Geräten direkt am Gerät gibt es dank leistungsfähiger kompakter Akkus ja schon: Akkuwerkzeuge (bis hin zum Werkstattstaubsauger), Gartengeräte, Haushaltskleingeräte, IT-Endgeräte.


    Die Dezentralisierung der Energiegewinnung endet IMO immer dann, wenn es z.B. um Verbraucher im zwei bis vierstelligen Wattbereich (weil dann die nötige PV-Generatorflächein meist keinem Verhältnis zur Gerätegröße steht) und die Geräte (Waschmaschine, Küchenherd, Auto) nur zeitweise genutzt werden. Denn dann müsste man gewaltige Generatorflächen bereithalten, die größtenteils ungenutzt bleiben würden. Dann lieber eine zentrale PV-Anlage auf dem Dach, einen zentralen Akku für die Großverbraucher und man kann diese beiden zentralen Komponenten mit den im Haus befindlichen Großverbrauchern teilen.


    Was den Inselbetrieb von herkömmlichen netzeinspeisenden Solaranlagen betrifft, würde ich keine Experimente mit den Wechserlrichtern machen. Zum einen hat man es auf der Eingangsseite mit Gleichspannungen von bis zu 1.000V zu tun und ausgangsseitig sind die vorgeschriebenen Schutzschaltungen (Netzfreischalter etc.) nicht ohne weiteres auszutricksen, wenn sie in den WR integriert sind. Auch das "Foppen" des netzgeführten WR mit einer vorgegaukelten Netzfrequenz über einen Batteriewechselrichter oder Stromerzeuger halte ich für rein hypothetisch, solange es keine seriösen Umbau-Berichte gibt.


    Was aber jeder tun kann, der eine konventionelle PV-Anlage auf dem Dach hat, ist sich einen vernünftigen kleinen Solarladeregler anzuschaffen (ich tendiere zum BlueSolar MPPT 75/15, hat IMO das beste Preis-/Leistungsverhältnis) und ein 2m-Stück Solarkabel mit den zum installierten PV-System passenden Stecksystem dran (z.B. MC4). Dann kann man bei Dunkelheit und abgeschalteter Solaranlage eins der PV-Module aus der String-Verkabelung herausnehmen, die Lücke im Strang mit dem 2m-Kabel überbrücken (die Strangspannung sinkt dann durch das entnommene PV-Modul um 36...40V, aber die Anlage ist weiterhin betriebssicher, wenn auch mit 1 Module weniger Leistung und man hat kein offenes Leitungsende mit ggf. 1.000V auf dem Dach herumgeistern).


    Das entnommene PV-Modul verbindet man mit dem Solarladeregler und verbindet den mit einer 12V-Batterie (notfalls der Autobatterie). Schon hat man ein kleines Notstrom-System für sein Zuhause. Mit am Lastausgang des Solarreglers angeschlossenen 12V-Steckdosen kann man dann handelsübliche 12V-Verbraucher anschließen.


    Ich persönlich hab bei der Planung unserer PV-Dach-Anlage zwei Module als "Lückenfüller" montiert, die einzeln verkabelt vom Dach geführt sind. So habe ich neben der großen PV-Anlage mit 4 kWp Generatorleistung noch mal 2x 200Wp als "Hilfsgeneratoren" für 12/24 oder 48V DC-Systeme. Der Hauptgenerator speist aber ohnehin auch schon eine Inselanlage (Outback Power One, mit 4kWp DC-Input und 3kW/230V AC-Output und 48V-Akkubank).

    Das Problem ist, hierfür einen Solarteur zu finden, die einem sowas planen und aufs Dach bauen. Die allermeisten Elektrobetriebe können/wollen nur Einspeise-Anlagen planen und installieren. Ich kann sowas zum Glück selber planen und musste es dann (mit Hilfe von einem Zimmereibetrieb) auch selber montieren, die Solarteurbetriebe ringsum montieren nur Anlagen, wenn man die Module etc. bei ihnen kauft, weil sie (nur) damit Gewinn machen.


    Grüsse

    Tom

    Kannst du mal Beispiele für solche Laderegler posten? Ich kenne nur welche, die dann mit 48 V-Akkus betrieben werden müssen und dann auch gleich gut vierstellig zu Buche schlagen.


    Ich glaube, die meisten hier wollen für stromlose Zeiten eine Notversorgung ohne viel Aufwand etablieren, quasi aus den Modulen einen Doppelnutzen ziehen. Es war ja sogar von teilweiser Demontage der Module die Rede, da sind etwas Planung im Vorfeld und ein paar Strippen mehr sicherlich der bessere Weg (Unfallgefahr).

    Zitat von PreppiPeppi

    Kannst du mal Beispiele für solche Laderegler posten? Ich kenne nur welche, die dann mit 48 V-Akkus betrieben werden müssen und dann auch gleich gut vierstellig zu Buche schlagen.


    ersten Fundstelle bei Googel: https://www.solkonzept.de/inse…r-mppt-grosse-anwendungen


    Ich bin davon ausgegangen, das man die vorhanden Solarmodule auf dem Dach weiternutzen will und nicht nur ein paar Kleinverbraucher versorgen möchte.

    Zitat von Gode_RE

    All den geschilderten Problemen liegt ein weitverbreiteter Denkfehler zugrunde:


    ...

    Würde man theoretisch einzelne Verbraucher einfach nur mit dem jeweils benötigten Solarstrom versorgen, käme man mit billigstem Aufwand weg. Also einzelne Solarflächen mit kleinen Reglern und Wechselrichterchen auf kleine Lastkreise verteilen, und nicht erst zu nem großen Ganzen bündeln und dann wieder aufsplitten.


    Das Dach mit Solarmodulen mit einer Größe von einige Quadartcentimeter bis zu vielen Quadratmetern beflastern, eine Kabelbaum mit vieleicht 50 Leitungen unterschiedlicher Durchmesser zu einen Zoo von unterschiedlichen Akkus soll billiger sein ?

    Die Akkupreise pro gespeicherter Wattstunde, der Preis pro Wp der Soalrmodule, der Preis der Leistungselektronik pro W sinken mit der Grösse.


    Dazu kommt noch, das man normalerweise nie alle Verbraucher gleichzeitig benutzt, mann kommt also mit weniger als der Summe der Einzelleistungen aus.