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2019 gab es bereits 9 sicherheitsbedenkliche bis kritische Ereignisse im europäischen Stromversorgungsystem, die hier gesammelt werden. [Einige Ereignisse müssen noch nachgetragen werden]

07. Oktober 2019, 21 Uhr: 49,82 Hertz

Am 07. Oktober 2019 ist um 21 Uhr erneut die Frequenz im europäischen Verbundsystem auf 49,82 Hertz abgesackt. Gemesen von www.netzfrequenz.info

 

Stromausfall bei der GSB in Baar-Ebenhausen hat gravierende Folgen

Quelle: pfaffenhofen-today.de, 18.11.19

Beim Sonderabfall-Entsorger GSB in Baar-Ebenhausen hat es am Montagabend einen Zwischenfall gegeben. Auf dem Werksgelände fiel der Strom aus, auch die technischen Anlagen waren betroffen. An einer Turbine seien „gravierende“ Schäden entstanden, deren Ausmaß derzeit geklärt werde. Am Montagabend kurz nach 21 Uhr kam es zu einem Stromausfall auf dem Werksgelände, von dem auch die technischen Anlagen betroffen gewesen sind. Die GSB betreibt auf dem Areal zwei so genannte Drehrohr-Öfen – kurz VA2 und VA3 genannt – zur thermischen Entsorgung, sprich: Verbrennung, von Industrie-Abfällen.

Ursache für den Stromausfall war eine Frequenz-Schwankung im externen Strom-Verteilungsnetz. Bei einer zu starken Abweichung vom Soll-Wert der Frequenz werden die Anlagen automatisch vom externen Stromnetz getrennt. Die für die GSB akzeptablen Abweichungen seien dabei enger definiert als die für das Stromnetz hinnehmbaren. Die für solche Fälle vorgehaltene Notstrom-Versorgung des GSB-Werksgeländes hat bestimmungsgerecht funktioniert. Die für einen solchen Fall vorgesehenen Informations- und Alarmierungs-Ketten haben, wie geplant, funktioniert. Von der eigenen Leitstelle der hauptamtlichen GSB-Werksfeuerwehr wurden vorsorglich Unterstützungskräfte von der örtlichen Freiwilligen Feuerwehr angefordert, die anrückten und in einem so genannten Bereitschaftsraum Position bezogen. Ebenfalls verständigt worden waren die örtlich zuständige Polizeiinspektion in Geisenfeld, das Technische Hilfswerk (THW) und der Rettungsdienst. Nachdem der unkritische Verlauf des Stromausfalls feststand, wurde gegen 23 Uhr das Einsatz-Ende ausgerufen. [Bei einem Blackout wird das wahrscheinlich nicht möglich sein]

Schäden sind an der Steuerungs-Elektronik in Tanklager 1 und Tanklager 2 und an an der Turbine einer Verbrennungslinie entstanden. 

28.05.19: ENTSO-E technical report on the January 2019 significant frequency deviations in Continental Europe

Quelle: www.entsoe.eu

On 10 January 2019, 21:02 CET, the Continental Europe Power System which stretches across 26 countries registered for nine seconds the largest absolute frequency deviation since 2006. The frequency dropped to 49.8 Hz (compared to 49.0 Hz in 2006).

Today, ENTSO-E issues a detailed and transparent technical analysis into the root causes of the event. It appears the drop was caused by the superposition of two elements. On one hand, a large deterministic frequency deviation. On the other hand, another frequency deviation, registered between 9 and 11 January, caused by a frozen measurement on four interconnection lines between Germany and Austria.

Even if the alert frequency range was reached for nine seconds, security of power supply was never endangered. Activation of reserves across Continental Europe and of interruptible contracts with industrial consumers in France quickly brought the frequency back to normal range.

ENTSO-E technical report points out however the need to find solutions to deterministic deviations in Continental Europe. Even if they have been observed for years, they tend to occur more and more often and are of greater amplitude. This phenomenon is due to the fact that the behaviour of generation units (or large consumption units) follows market rules and not the real time physical conditions of the system. The generation changes stepwise. While the evolution of the demand curve is more linear. This creates imbalance between generation and demand during short period of times around the change of hour.

ENTSO-E will continue investigate possible solutions to deterministic deviations which require change in operation and/or market rules in close dialogue with all concerned parties.

 Open ENTSO-E report (pdf, 2.65Mb)

Kommentar

Warum die Frequenz am 24. Jänner auf 50,2 Hertz gestiegen ist, geht aus dem Bericht leider nicht hervor. Hier hatte zwar der Markt auch seinen Anteil, weil zum Stundenwechsel, aber wahrscheinlich nicht alleine. Im Nachhinein kann man immer leicht sagen, dass keine Gefahr bestanden hat, weil ja zum Glück alles gut gegangen ist. Aber alleine der Hinweis, dass das das erste Mal nach 2006 war, sollte schon ausreichen, um die Tragweite zu vermitteln. Neben dem 24. Jänner, 03. April (49,84 Hz) und dem 20. Mai (Schweiz) gab es damit 2019 bereits 4 außergewöhnliche Ereignisse.

Siehe auch die Langzeitanalyse der Frequenzdaten bestätigt Erkenntnisse einer Kurzzeitanalyse von Gridradar: Der Untersuchung liegen 509 Ereignisse zugrunde, bei der die Frequenz im Mittel mehr als 100 mHz abgewichen ist (zwischen Oktober 2017 und April 2019). Diese Verteilung deutet darauf hin, dass der Stundenwechsel der Treiber für systematische größere Abweichungen in der Frequenz darstellt.  Der Hintergrund für diese Beobachtung ist wahrscheinlich, dass zum Stundenwechsel die Lieferfristen von Anbietern auslaufen bzw. die von anderen Anbietern anlaufen, die „Übergabe“ zwischen vorherigen und nachfolgenden Anbietern erfolgt allerdings nicht koordiniert. Daher verändern frühere Anbieter ihre Einspeisung bereits vor dem Stundenwechsel, während spätere Anbieter noch nicht die volle Leistung zum Stundenwechsel erbringen. Besonders stark ausgeprägt sind Schwankungen um den Stundenbruch mit tendenziell positiver Richtung in den Morgen- und tendenzieller negativer Richtung in den Abendstunden, was wahrscheinlich durch Anforderungen von Börsenprodukten getrieben ist.

24. Jänner 2019, 6 Uhr: Netzfrequenz auf 50,2 Hertz: An der oberen Grenze des sicheren Netzbetriebs

Genau zwei Wochen nach dem nach wie vor unerklärlichen Frequenzabfall auf 49,8 Hertz die nächste alarmierende Beobachtung. Am 24. Jänner stieg um 6 Uhr Früh die Frequenz auf fast 50,2 Hertz und erreichte damit die obere Grenze (lokal sogar darüber) für den sicheren Netzbetrieb (50,2 Hz). Ein sicherer Netzbetrieb ist nur bei 50 Hz +/- 0,2 Hz gewährleistet. Wir wissen nicht wirklich, was bei einer großflächigen Überschreitung von 50,2 Hertz (Problem) passieren wird.

Bisher sind keine Hintergründ bekannt. Es ist aber auffallend, dass diese Ereignisse immer im Zusammenhang mit dem Stundenhandel aufgetreten sind. Möglicherweise schaukelt sich hier etwas auf!? In komplexen Systemen gibt es eine Tendenz, dass Verzögerungen in einer Rückkopplung ein System zum Schwingen bringen kann. Das wäre sehr gefährlich, da es damit in weiterer Folge zu einem „Überschießen“ kommt, wofür das europäische Verbundsystem nicht ausgelegt ist!

Analysen von netzfrequenz.info

Eine derart hohe Frequenz wurde von netzfrequenz.info bisher noch nie gemessen. Seine Aufzeichnungen reichen bis Mitte 2011 zurück. Am 13.12.2011 wurde eine Frequenz von ~50,15 Hz als bisheriges Maximum erreicht. 50,14 Hz gab es danach noch zweimal. Die aktuelle Abweichung ist deutlich darüber.

190124 - Netzfrequenz 50,17 Hertz 1

190124 - Netzfrequenz 50,17 Hertz 1

 

So hätte ich den -Verlauf erwartet (etwas Statistik aus den letzten Jahren). sorgt morgens zum immer für Aussreisser nach oben. Aber nicht so! Vor 6:00 Uhr auch schon sehr zappelig.“

190124 - Netzfrequenz 50,17 Hertz 3

 

Netzfrequenz am 25.01.19

Markus: „Häuft sich in letzter Zeit zum Stundenwechsel, dass die Netzfrequenz nicht meinen statistischen Erwartungen entspricht. Musste für das Bild schon wieder die Skala erweitern. Muss ich jetzt noch die Statistik modifizieren, damit es wieder passt?“

Weitere Analysen von netzfrequenz.info

 

Analysen von gridradar.net

Am Morgen des 24.01.2019 um 0600 Uhr kam es zu einem kurzzeitigen Überschwingen der Frequenz im europäischen Stromnetz. Die über 1 Sekunde gemittelte Frequenz betrug mancherorts kurzzeitig 50,193 Hz, war also nahe der 50,2 Hz Grenze. Diese Grenze ist möglicherweise eine Problematik, die einen Blackout verursachen könnte. Überfrequenzen entstehen, wenn mehr Leistung von Kraftwerken eingespeist wird, als von Verbrauchern in genau diesem Moment abgefragt wird. 

Die Höhe der Frequenzabweichungen war regional unterschiedlich stark ausgeprägt. Den stärksten Ausschlag haben wir an unserer Meßeinrichtung in Wien verzeichnet, wo die Frequenz teilweise auf 50,193 Hz anstieg, an anderen Stationen haben wir in der Spitze rund 50,175 Hz gemessen. Die Ursache für dieses Phänomen kennen wir noch nicht.

10. Jänner 2019, 21 Uhr: Netzfrequenz auf 49,8 Hertz: An der unteren Grenze des sicheren Netzbetriebs

Am 10. Jänner 2019 sackte die Netzfrequenz im europäischen Verbundsystem um 21:02:06 Uhr auf 49,8 Hertz ab (Unterfrequenz). Ein weiteres Absacken konnte durch die europäischen Netzbetreiber rechtzeitig verhindert werden. Das letzte Mal wurde diese Schwelle am 04. November 2006 erreicht bzw. unterschritten, was zum bisher größten Stromausfall in Europa mit rund 10 Millionen Haushalten ohne Strom führte. Es handelte sich damals um kein Blackout, sondern „nur“ um eine Großstörung.

„Unsere Systemführung wacht darüber, dass die Frequenz 49,8 Hertz nicht unter- und 50,2 Hertz nicht überschreitet – sonst droht ein Zusammenbruch des Netzes.“, amprion

Die Beobachtung wurde durch Markus Jaschinsky von www.netzfrequenz.info gemacht. Er hat mittlerweile ein Kommentar online gestellt. Thomas Gobmaier von www.netzfrequenzmessung.de hat nun ebenfalls ein Kommentar online gestellt: „Dies ist bemerkenswert, da bei diesem Wert der Regelbereich der Primärregelleistung zu 100 % ausgereizt ist und erste automatische Abschaltmaßnahmen zur Vermeidung eines weiteren Frequenzeinbruchs aktiv werden (siehe Abschaltkriterien).“

 

Zum aktuellen Vorfall gibt es bisher keine offiziellen Berichte oder Informationen. Interne Infos bestätigen, was auf dieser Seite immer als Auslöser für ein Blackout kommuniziert wird: „Es war gestern genau das wovon wir alle immer schon warnen – Überlagerung von mehreren ungünstigen Faktoren, wo auch immer diese herkommen mögen.“ 

Eine nicht offizielle Ursachenforschung

Krafwerksausfälle

Aus öffentlichen Quellen sind folgende Kraftwerksausfälle (Forced outage) im betreffenden Zeitraum bekannt:

  • Frankreich 10.01.2019 20:26 – 10.01.2019 22:30 (CET) 1330MW (Installed) – Einbruch um 21 Uhr um 500 MW; Zudem gab es in Frankreich am 10.01. eine Aufforderung zum Stromsparen zwischen 18 und 20 Uhr.

180110 - Ausfall PENLY 2 

  • Spanien 10.01.2019 20:00 – 10.01.2019 21:00 (CET) 558 MW (Installed) [Wahrscheinlich doch nicht Teil des Problems, da zeitlich bereits früher: CET +1]

Strommarkt – Stundenhandel

Der Strom wird am Strommarkt in Stunden und Viertelstunden-„Paketen“ gehandelt. Das bedeutet, dass für diese Zeiträume Kraftwerksleistungen angeboten werden. Anscheinend kommt es in den Morgen und Abendstunden zum „Schichtwechsel“ von Kraftwerken. Die einen, die rausgehen, versuchen das möglichst schnell zu tun, um Kosten zu sparen: die Frequenz sinkt. Die, die Einspeisung übernehmen, gehen auch nicht zu früh rein, bzw. dauert es etwas, bis sie die volle Leistung liefern können. Oder anders ausgedrückt, die Stromversorgung ist ein träges System, wo eine sekundengenaue Steuerung und Leistungsübergabe gar nicht möglich ist. Damit wären diese Frequenzeinbrüche erklärbar.

Diese Frequenzeinbrüche auf 49,9 Hertz sind laufend zu beobachten. Manchmal auch außerhalb dieser Zeit, wie am 26.04.2016.

Frequenzeinbruch am 11. Jänner 2019 um 23:02 Uhr.

Freuqenzeinbruch am 14. Jänner 2019 um 20:02 Uhr

190114 - Netzfrequenz 49,8x 2002 Uhr

Frequenzanstieg am 14. Jänner 2019 um 08:01 Uhr

Die Ausschläge sind jedoch auch nach oben hin möglich, wie das Beispiel vom 14. Jänner 2019, 8 Uhr zeigt und damit im normalen Bereich. Das System „atmet“ und zeigt damit, dass es sich um ein dynamisches Gleichgewicht handelt. Bedenklich wird es nur, wenn es an den Randbereich des sicheren Netzbetriebes (49,8 bis 50,2 Hertz) geht. Die gesamte Grenze geht zwar noch deutlich weiter (48 – 52 Hertz), jedoch befindet sich das System dann bereits in einem gestörten Betrieb.

Frequenzsprung am 16. Jänner 2019, 10 Uhr

Am 16. Jänner kam es erneut zu einem zu dieser Zeit unüblichen aber signifikanten Frequenzsprung (innerhalb einer Minute 0,1 Hz), auch wenn nur bis 49,9 Hz.

Im Detail: Sehr steiler Gradient (Rampe); Aber die Sicherheitsmechanismen haben gegriffen.

Im Vergleich: Der übliche Einbruch am Abend um 21 Uhr am 15. Jänner 2019

Auswertung Tomi Engel

Tomi Engel hat folgende Beobachtung gemacht: Ein größerer Kontext, in dem man schön sehen kann, dass bereits (grob) ab Mitte 9.Jan ein Ungleichgewicht vorhanden war, da die Frequenz konstant gesunken ist … bis zu der Eskalation um 21:02. Die rote Linie habe ich jedoch nur von Hand eingezeichnet … da steckt keine echte Mathematik dahinter.

2019.01.10 - Netzfrequenz - 49,8 Hz Hickup - Detail

2019.01.10 - Netzfrequenz - 49,8 Hz Hickup - Detail

Auswertung gridradar.net

Vielerorts wird über den Vorfall im europäischen Stromnetz am 10.01.2019 berichtet. Aber was genau ist da eigentlich passiert? Mit Sicherheit kann man im Moment nur sagen, daß die Netzfrequenz um 21:02 Uhr auf 49,80 Hz abgesunken ist, also deutlich außerhalb des Normbereichs lag. Die Sollfrequenz beträgt 50 Hz, mit einem Reglertotband von +/- 10 mHz. Das bedeutet, es gibt einen Unempfindlichkeitsbereich von 49,99 Hz bis 50,01 Hz in dem keine Frequenzregelung erfolgt.

Nun war aber vermutlich von Frankreich (Meldung der französischen Energieaufsicht) ausgehend eine Störung des Stromnetzes aufgetreten. Hier kam es zu einer Unterversorgung der Verbraucher, was sich in der Netzfrequenz des gesamten europäischen Stromnetzes zeigte. In Folge der Unterfrequenz bzw. Unterversorgung des  Stromnetzes wurde ein automatischer Lastabwurf von Industriebetrieben in Frankreich notwendig, um die Netzfrequenz zu stabilisieren. Grundsätzlich breiten sich Frequenzstörungen sehr schnell aus und treten daher über Europa hinweg nahezu synchron auf. Die Stärke der Ausprägung ist jedoch regional unterschiedlich verteilt. So war in Spanien die Frequenzabweichung von der 50 Hz Nennfrequenz mit 49,789 Hz (-211 mHz) deutlich stärker, als bspw. in Süddeutschland mit 49,802 Hz (-198 mHz).

Bei einer Betrachtung der Import- und Exportbilanz des französischen Netzbetreiber RTE lässt sich gut erkennen, daß Frankreich am 10.01.2019 um 20:00 Uhr netto 4261 MW importierte und um 21:00 nur noch 947 MW netto bezog, also die vom Ausland importierte Leistung mit dem Stundenwechsel um 3314 MW sank (eine Leistung, die in der Größenordnung von ca. 3 AKW bzw. 4 Steinkohlekraftwerken liegt).

Wie sich in der Grafik der französischen RTE erkennen lässt, wurden um 20:00 Uhr noch 2246 MW aus Spanien importiert, aber mit dem Stundenwechsel um 21:00 kehrte sich der Stromfluß um und es wurden 2117 MW nach Spanien exportiert, also ein Hub von über 4,3 GW! Daher auch die Änderung im  Phasenwinkeldiagramm bei dem in lila eingezeichneten Phasenwinkel der Station in Nordspanien. Der in grün eingezeichnete Phasenwinkel der Meßstation in Südfrankreich (Aufstellort nahe Toulouse und des dortigen AKW Golfech) lässt kurz nach 21:00 bis 21:02 Uhr die Gegenreaktion zum Frequenzeinbruch erkennen, da vermutlich vom nahen AKW massiv Primärregelleistung aufgewandt wurde, um das Netz zu stabilisieren.

Im Gegensatz zum Vorfall im November 2006 haben diesmal die Schutzmechanismen gut funktioniert und es kam zu keinen größeren oder gar flächendeckenden Versorgungsunterbrechungen.

Siehe weiter die vollständige und detailierte Auswertung auf: gridradar.net

Zusätzlich ist interessant, dass auch die Ursache für das nachlaufen der Netzzeit (siehe weiter unten „Netzfrequenz – Die Uhren gehen wieder nach“) korelliert.

190125 - Netzzeitabweichung in Sekunden

Auswertung www.next-kraftwerke.com

Für Schwankungen im europäischen Hochspannungsnetz ist im Strommarktdesign die Primärreserveleistung (PRL) vorgesehen. Sie greift sekundenschnell ein, wenn die Netzfrequenz direkt an der PRL-bereitstellenden Anlage gemessen in einem gewissen Toleranzbereich (Totband) nach oben oder unten schwankt. Auch wir in unserem Virtuellen Kraftwerk stellen PRL bereit und konnten daher sehr schnell sehen, dass das gesamte vorhandene Potential ausgeschöpft wurde.

Durchaus lässt sich aus diesem Vorfall allerdings ableiten, dass die Erbringung der erforderlichen Primärregelleistung zur Stabilisierung des Stromnetzes möglicherweise anderen Interessen der Kraftwerksbetreiber zuwiderlief oder mit anderen Worten: Die sekundenschnelle Erbringung von Regelenergie war preislich nicht attraktiv genug.

Seitens der Hardware ist klar: Das europäische Stromnetz ist ein hochkomplexes System, in dem sehr kleine und sehr große Einheiten gemeinsam Netzfrequenzstabilität sicherstellen sollen. Bei allen Sicherheitsvorkehrungen und Redundanzen kann es dennoch sein, dass einzelne Einheiten dieses komplexen Gefüges versagen – und bei den Auswirkungen dieses Versagens kommt es entscheidend auf die Größe der Einheit an.

Die „smoking gun“ für die zahlreichen Netzstörungen ist noch nicht aufgetaucht – aber ein Faktum fällt ins Auge: Die letzte, schwere gesamteuropäische Netzstörung trat vor Oktober 2018 zuletzt am 4. November 2006 auf – vor acht Jahren waren allerdings falsche Reaktionen auf eine geplante Abschaltung einer 380-kV-Höchstspannungsleitung in Ostfriesland die Ursache, mithin ein physikalisch feststellbarer Grund. 

Die jetzigen Störungen hingegen sind weit schwerer zu beurteilen und lassen sich mit einzelnen Ereignissen wie Kraftwerksausfällen oder Netzreglerstörungen nur unvollkommen erklären. Es muss also auch außerhalb des physikalischen Stromnetzes Ursachen für die Schwankungen geben – eine mögliche Ursachenhypothese ist die Einführung des Mischpreisverfahrens für den Regelenergiemarkt. Folgen wie das schnelle Aufbrauchen der Strommarktreserven und die nachlassende Bilanzkreistreue destabilisieren das Gesamtsystem. 

Offizielle Aussagen aus den Medien (siehe auch den nächsten Punkt)

  • Austrian Power Grid: Am 10. Jänner 2019, um 21.02 Uhr, kam es zu einem europäischen Frequenzabfall auf 49,8 Hz. Die Unterfrequenz wurde innerhalb weniger Sekunden wieder in den Griff bekommen.Die Ursache war voraussichtlich eine Verkettung von mehreren Umständen:Zum einen die üblichen Schwankungen beim Übergang der Lastdeckung von einem Kraftwerk zum anderen (typischerweise zum Stundenwechsel, marktinduzierte Frequenzabweichungen) und zum anderen durch einen Datenfehler bei einem ausländischen Übertragungsnetzbetreiber – konkret ein Wert an einer Übergabestelle an der deutsch-österreichischen Grenze im Netzregler der TenneT.Ob es weitere Ursachen gegeben hat, ist Gegenstand einer europäischen Untersuchung im Rahmen der ENTSO-E (European Network of Transmission System Operators).Das europäische, automatische Lastenmanagement – das Schutzkonzept in solchen Fällen – hat erfolgreich funktioniert und dafür gesorgt, dass die Frequenz nicht weiter absackte und innerhalb von Sekunden stabilisiert werden konnte.In Österreich kam es zu keinen Verbrauchsausfällen – auch waren keine Eingriffe im österreichischen Netz notwendig.Dieser Vorfall ist nicht mit jenem von 2006 zu vergleichen: damals war eine Leitungsüberlastung die Ursache, welche zu einer Teilung Europas in drei Frequenzbereiche führte. Dieses Mal blieb das gesamteuropäische Netz miteinander verbunden.
  • Laut Andreas Eigenbauer von der E-Congtrol (ORF Kontext) war ein Regelfehler in Deutschland die Ursache, woraufhin in Frankreich Verbraucher in der Größenordnung von Wien (2.000 MW) vom Netz getrennt wurden. Die dargestellte österreichische Versorgungsautarkie ist jedoch eine Illusion, da wir mittlerweile Nettoimporteur sind bzw. Österreich unter allen Umständen versuchen wird, Resteuropa wieder hochzuziehen, da ansonsten ein gesellschaftlicher Totalkollaps drohen würde.
  • Klaus Kaschnitz von der APG auf futurezone.at: Wäre Österreich betroffen gewesen, würde das automatische Lademanagement aktiviert und als erstes würden Pumpen vom Stromnetz abgeworfen werden. Erst in weiterer Folge müsste man auch Verbraucher vom Netz nehmen. Die Ursache für die diesjährige Großstörung war laut Kaschnitz „eine Verkettungvon mehreren Störungen“. Untersuchungen dazu würden derzeit noch laufen, doch einiges ist bereits bekannt: „Zum einen hat es einen Datenfehler bei einem ausländischen Netzregler bei der Übernahme einer Grenzleitung gegeben. Zum anderen gab es Schwankungen bei der Ablöse von Kraftwerken. [Die aber täglich auftreten. Siehe weiter oben] Dann gab es noch eine dritte Ursache, die gerade noch untersucht wird.“ Doch wie kommt es zu „Schwankungen bei der Ablöse von Kraftwerken“? Ein Kraftwerk muss etwa vom Netz genommen werden, weil der Wind nicht mehr bläst oder diese Art von Energie gerade nicht mehr gebraucht wird. Dann muss ein anderes einspringen. Dabei kann es passieren, dass ein Kraftwerk schneller runterfährt, als das andere hochfährt und die volle Leistung liefern kann. Die Regulierung der Netze erfolgt im Störungsfall teils automatisch, teils wird von Menschen manuell eingegriffen. „Es gibt Regelmechanismen, die innerhalb von Sekunden wirken. Diese finden automatisch statt. Dann gibt es zusätzlich manuelle Steuerungen, doch da liegt die Reaktionszeit im Minutenbereich“, erklärt KaschnitzMittlerweile müssen allerdings enorme Aufwände betrieben werden, um die hohe Versorgungssicherheit aufrecht zu erhalten, weil die Komplexität der Systeme immer weiter steigt.
  • Auf heise-online: „Erstaunlich ist der Fast-Blackout in Frankreich besonders deshalb, da am vergangenen Donnerstag fast alle Atommeiler, die nicht geplant abgeschaltet waren, in Betrieb waren. Nur Blayais 2 wurde, allerdings erst am Freitag, ungeplant abgeschaltet. Es waren vor allem konventionelle Kraftwerke, die allerdings nur zu etwa 20% zur Produktion beitragen, die zum Teil aus verschiedenen Gründen ausfielen. Zuvor waren auch Kohlekraftwerke bestreikt worden. Allerdings wurden sie angesichts der erwarteten Netzinstabilität zwangsweise schon vor dem Donnerstag wieder hochgefahren. So zeigt sich, dass Frankreich strukturell massive Probleme hat. Die Stromproduktion kann, wenn es zu starkem Verbrauch zum Beispiel bei niedrigeren Temperaturen kommt, nicht garantiert werden. Und sogar das Streikrecht muss ausgehebelt werden, um einen Blackout zu verhindern. Und das passiert nun sogar, ohne dass eine starke Kältewelle über dem Land liegt.“
  • Auf der Seite der französischen Energie-Regulierungskommission (CRE) (Google Übersetzung): Am 10. Januar um 21 Uhr fiel die Frequenz des französischen und europäischen elektrischen Systems deutlich unter 50 Hz. Wenn jedoch die Frequenz zu stark von diesem Wert abweicht, könnte das elektrische System erhebliche Einschnitte erfahren, sogar einen Blackout. Diese Episode veranlasste den Übertragungsnetzbetreiber RTE , um unterbrechbare industrielle Verbraucher um 21:02 Uhr zu appellieren und forderte sie auf, ihren Stromverbrauch sofort um mehr als 1.500 MW zu senken, um die Frequenz zu erhöhen. CRE begrüßt die gute Reaktion unterbrechbarer Hersteller auf die Nachfrage von RTE: Dank ihrer Reaktionsfähigkeit haben sie dazu beigetragen, die Sicherheit der Stromversorgung in Frankreich und in ganz Europa zu gewährleisten. [So berichtet z.B. der französische Netzbetreiber RTE, dass mehr als 1,5 GW industrielle Lasten automatisch für 20 bis 45 Minuten abgeworfen wurden, was das erste Mal seit Aufbau dieses Instruments sei. Die Ursache geht nicht hervor]
  • Eine ENTSO-E Meldung vom 16.01.19: „The causes of this drop are still under investigation by the transmission system operators (TSOs) of ENTSO-E Regional Group Continental Europe. A mismeasurement on lines between Germany and Austria was identified and corrected by TenneT Germany. However, this mismeasurement cannot explain the frequency drop on 10 January. The investigation, which is still on-going, is reviewing the significant variation in European production around 21.00 which coincided with changes in trade between different countries.
  • Montel: A „coincidence“ of two unrelated events in Germany reduced EU electricity grid frequency below 50 hertz last Thursday, prompting a 1.5 GW cut to French industrial power consumption to avoid blackouts, TSO Tennet confirmed on Tuesday. At 21:00 CET on 10 January, there had been a “significant drop of the average frequency from 50Hz to 49.8Hz”, Tennet spokesman Mathias Fischer told Montel. The reason had been the coinciding events of “a short but significant peak of power consumption caused by the switching-on of pump storage plants”, including the 1.1 GW Goldisthal unit in eastern Germany, and “false measurement data” from an information feed in Germany. Consumption spikes – so-called hourly effects – were nothing unusual and “could be corrected immediately”, Fischer said. The data problem, too, has since been solved although it was this “minor cause” that pushed the frequency below the critical level of 50Hz, he added. Yet the German issue prompted French TSO RTE to request large industrials to lower demand by 1,500 MW at the time to avoid blackouts. The incident had also prompted an inquiry by European TSO group Entso-E, after European-wide measures prevented wider ramifications, said Elke Koch, a spokeswoman for Austrian grid operator APG.
     

Conclusio

Am 10. Jänner sind scheinbar mehrere wesentliche Faktoren zusammengetroffen:

  1. Der Stundenhandel, der regelmäßig zu Frequenzeinbrüchen um 0,1 Hz führt und damit 50% der Reserve aufbraucht
  2. Ein möglicher Kraftwerksausfall
  3. Ein Datenfehler
  4. Eine Pumpspeicherkraftwerkeszuschaltung in Deutschland, die schlagartig den Bedarf erhöht hat
  5. Eine Unterdeckung bei der Einspeisung, die zum Abweichen der Netzzeit geführt hat

Einschätzung von Thomas (www.netzfrequenzmessung.de)

  1. Der Fehler in der Leistungsbilanz des Netzes war größer als die zu dem Zeitpunkt aktivierte Primärregelleistung (über 2,6 GW).
  2. Die Dienstleistung zur Erbringung von Primärregelleistung wurde in diesem Zeitraum von vielen Kraftwerken nicht eingehalten.

Einschätzung von Priv.-Doz. Dr.-Ing. habil. Michael Fette (www.fette-competence-in-energy.com)

Die Screenshots, die Sie freundlicherweise beigefügt haben, zeigen nur die Nennfrequenz und damit zwar ein wesentliches Verhalten, aber eben nicht alles. Was Sie aber aus dem gezoomten Bild sehr schön erkennen können, ist, dass Fahrplanwechsel oder ähnliche Anpassungen der Leistungen für das Verhalten grundsätzlich auszuschließen sind. Sie sehen singuläre Peaks in einem bestimmten zeitlichen Abstand voneinander. Ähnliche Messungen habe ich in einem PV-Park vor ein paar Jahren in Frankreich gemacht. Dieser Park hat über 100 MW Leistung. Hier haben Wechselrichter spontan ein ähnliches Verhalten gezeigt. Ich wurde dort gerufen, weil morgens um 5 Uhr Transformatoren bei „Null-Last-Bedingungen“ aufgebrannt waren. Sie waren überlastet – aber nicht mit 50 Hz-Komponenten. Der Grund dort: massives Fehlverhalten der Wechselrichter, die ihren Nachbarn als Netz interpretiert haben, da auf Grund der Vielzahl der Wechselrichter in dem Park für die einzelnen Wechselrichter das Netz als solches nicht mehr erkennbar war. Dieses Verhalten sehen wir immer häufiger, je mehr Wechselrichter im Netz an einem Netzanschlusspunkt angeschlossen sind. Auch hierfür gibt es eine recht einfache Erklärung: Die eingesetzten Regelkonzepte basieren auf Messungen der Netzimpedanz. Aber was ist das? Die Netzimpedanz (50 Hz) ist eine Ersatzgröße, die ich bilden kann, wenn dort klassische Synchronmaschinen (übrigens nicht hoch belastet, sondern im linearen Bereich) das Verhalten des Netzes bestimmen. Bei Wechselrichtern ist das anders. Dummerweise sind fast alle Produkte am Markt Wechselrichter „am“ Netz und beziehen Ihre Systeminformationen aus den Netzgrößen und werten diese nach dem Modell „Netzimpedanz“ aus. Wenn das nicht mehr stimmt, dann machen die Regler der Wechselrichter irgendetwas.

Mit anderen Worten: die gezeigten Detailbilder geben einen Hinweis, der auf Probleme mit Wechselrichtern deutet, insbesondere die recht äquidistanten Folgen zeigen so etwas. Um konkret zu werden, müsste man diese Bilder näher auswerten. Es sind zumindest auch Folgenverhältnisse zu erkennen, was das unterstützt.

Bei einem Fahrplanwechsel – das zeigen Messungen aus früheren Jahren – sind die Verhältnisse anders, da auf Grund der Trägheit der Maschinen andere Einschwingvorgänge auch in 50 Hz zu beobachten wären. Das ist hier nicht der Fall.

Also mein Tipp: eine wechselrichtergestützte Einspeisung (Windpark, Netzkupplung, …) hatte Probleme. Ich denke, dass wir das zukünftig häufiger beobachten können. Für mich ist es schön zu sehen, dass hier die Peaks sehr ähnlich zu Messungen in großen PV-Parks sind. Aber auch nochmals: Volle Aufklärung kann man bekommen, wenn auch die anderen Frequenzen bekannt sind, da die Verursachung dieser Phänomen Wechselwirkungsprozesse zwischen den Wechselrichtern sind, die sich in anderen Frequenzbereichen abspielen.

Auch wenn die Abweichung marginal erscheinen mag und alles gut gegangen ist, stellt sie im sichersten Stromversorgungssystem der Welt eine psychologische Grenze dar, auch wenn die offiziellen Meldungen einen anderen Eindruck vermitteln. Zum anderen sei hier auf das Verhalten von komplexen Systemen verwiesen, wo Phasenübergänge (exponentielle Veränderungen) abrupt erfolgen und lineares Denken in die Irre führt. Ganz abgesehen davon, dass ers keine einfachen Ursache-Wirkungs-Beziehungen gibt. Daher kann man zwar einige Aspekte namhaft machen, aber es werden immer Unsicherheiten bleiben, was ja auch die unterschiedlichen „Ursachen“ Zuordnungen wiederspiegeln. Auch warum der Kraftwerksausfall in Frankreich nirgends außer auf der ENTSO-E Seite erwähnt wird.

Es ist zum Glück nichts passiert. Wir sollten aber die Warnung („schwache Signale„) ernst nehmen. Zu unserer eigenen Sicherheit! Hier auch nochmals die mahnenden Worte der europäischen Übertragungsnetzbetreiber: „Although the electric supply should never be interrupted, there is, unfortunately, no collapse-free power system!

Wir sollten uns nicht zu sehr mit dem Warum, als viel mehr mit den potentiellen Folgen beschäftigen. Um das Warum kümmern sich die Netzbetreiber.  Darum besteht diese Seite und die Hartnäckigkeit, das Thema „Versorgungssicherheit und Verwundbarkeit“ in die Breite zu bringen!

Ergänzung Franz Hein

SPEKLATIONSPREISE sind leider auch eine Wirklichkeit, allerdings eine Wirklichkeit, welche an der Börse durch Spekulationen mit physikalisch basierten Vorgängen entsteht. Bei dem Fast-Blackout am 10. Januar 2019 um 21:02 Uhr war eine der vielen Teil-Ursachen der Energiehandel, denn dieser hat bewirkt, dass sich die Erzeugungs-„Landschaft“ um 21 Uhr geändert hat. Dieser durch Fahrpläne bedingte Wechsel bei der Einspeisung der Kraftwerke geht leider nicht nahtlos vor sich. Kraftwerke werden abgeregelt bzw. auch abgeschaltet. Andere werden hochgefahren. Normalerweise müsste das alles bilanztechnisch auf der Basis von Stundenwerten für den Energieumsatz ausgeglichen sein. Nur das ist oft auch eine Fiktion, denn der aktuelle Börsenpreis führt leider bei (bestimmten?) Marktteilnehmern dazu, dass die Bilanz eben bewusst nicht ausgeglichen ist, weil es „billiger“ ist, das Ausregeln des Fehlers über die Regelenergiebeistellung zu provozieren.

Mein Eindruck ist: Sobald Geld im Spiel ist, ist der Anreiz, seine Marktpartner zu betrügen, einfach um Einiges größer als wenn das wie in UCPTE-Zeiten durch einen Naturalausgleich im Nachgang von einer Mehr- oder Mindereinspeisung infolge Prognosefehler oder eben auch begrenzter Güte des Ausregeln „geregelt“ wurde.

The investigation, which is still on-going, is reviewing the significant variation in European production around 21.00 which coincided with changes in trade between different countries.

Und zusätzlich ist mir inzwischen bekannt, dass das Pumpen beim Pumpspeicherwerk Goldisthal höchstwahrscheinlich nicht rechtzeitig abgestellt wurde. Wie das mit dem angeblichen Messfehler bei der Netzregelung zusammenhängt, das weiß ich leider noch nicht. Auf alle Fälle sind „Deutsche“ an dem Fast-Blackout auch beteiligt.

Ich fühle micht nicht als Marktexperte, eher schon als einer, der gegenüber dem heutigen Gebaren – besonders am Energiemarkt – mehr als nur skeptisch gegenüber steht. Das was als Energiemakrt bezeichnet wird, ist für mich eine Farce. Gehandelt wird mit Energiepaketen, als ob die Energie verpackt und versandt werden kann. Das allein ist schon idiotisch. Energie ist – „nur“ mathematisch betrachtet – das Integral über den zeitlichen Verlauf der Leistung innerhalb eines Zeitintervalls. Und das daraus angeblich entstehende „Paket“ wird dann über „das Netz“ transportiert, das dazu unendlich transportfähig und unendlich belastbar gedacht ist. Die Leistung spielt keine Rolle mehr. Das als Handelsplattform „missbrauchte“ Netz, das quasi überall hinführt, verlustlos und klaglos alles Gehandelte gegen einen Transportpreis transportiert. Und die eigentlichen Kosten dieses in sich schon irrsinnigen Transportes zahlen die Kunden, die davon weder etwas mitbekommen noch darauf Einfluss nehmen können. Zu allem Überfluss werden in die Netzentgelte in Deutschland zumindest alle möglichen sonstigen Belastungen, welche mit dem Netz nicht im Mindesten etwas zu tun haben, hinein verwurstet. Am Energiemarkt wird mit etwas spekuliert, das für die Menschen ein unverzichtbares „Lebensmittel“ ist.

Ergänzende Informationen

Maßnahmen im Erzeugungsbereich bei Unterfrequenz ab 49,8 Hz

Maßnahmen im Erzeugungsbereich bei Unterfrequenz ab 49,8 Hz

Quelle: Technische und organisatorische Regeln für Betreiber und Benutzer von Netzen; Teil E: Technische Maßnahmen zur Vermeidung von Großstörungen und Begrenzung ihrer Auswirkungen

5-Stufen-Plan für den Lastabwurf (DEU)

 Quelle: Wikipedia

49,5-Hertz-Problematik

Unterschritt die Stromfrequenz 49,5 Hertz (Hz), schalteten sich viele dezentrale Stromerzeugungsanlagen (DEA) gleichzeitig ab. Verantwortlich dafür waren und sind technische Sicherheitsinstallationen in den Anlagen selbst. Wegen des kontinuierlich größer werdenden Anteils Erneuerbarer Energien führte dies zu systemrelevanten Herausforderungen: Die kollektiven Abschaltungen gefährdeten die konstante Stromversorgung in Deutschland. Zudem sind sie weder wirtschaftlich noch umweltfreundlich – eine flexiblere Lösung musste daher gefunden werden. Diese wurde 2015 mit der Erweiterung der Systemstabilitätsverordnung (SysStabV) geschaffen. Nun werden Biomasse-, Bioenergie-, KWK-, Windkraft- sowie Wasserkraftanlagen gezielt stufenweise abgeregelt, wenn die Netzfrequenz rapide sinkt. Quelle: www.next-kraftwerke.de

Das unterstreicht die Gefahr einer raschen (exponentiellen) Eskalation, da nicht davon auszugehen ist, dass wirklich alle Altanlagen nachgerüstet wurden. Siehe auch das 50,2 Hertz Problem.

Medienberichte zum 49,8 Hertz Vorfall

Ob die widersprüchlichen Aussendungen der APA (tt.com) der Glaubwürdigkeit dienen, muss jeder selbst beurteilen. Wie nahe wir wirklich an der Katastrophe waren, ist natürlich immer Auslegungssache. Wenn ich mit 100 km/h auf eine Mauer zufahre und 1 cm davor noch zum Stillstand komme, ist auch nichts passiert. Aber niemand würde behaupten, dass da nichts war. Und so ähnlich würde ich das Ereignis einstufen. Ja, es war alles vorbereitet, damit die Bremsen rechtzeitig greifen. Und wenn man eine Verbrauchergruppe fast so groß wie die Stadt Wien (2.000 MW) abschaltet, damit es nicht noch schlimmer kommt, dann ist das nicht mehr ganz marginal.

Es ist zum Glück nichts passiert. Wir sollten aber die Warnung („schwache Signale„) ernst nehmen. Zu unserem eigenen Schutz!

Kurier-Talk

 

Wichtige Leitung zwischen Kaprun und Salzburg ausgefallen

Salzburg, 15. Jänner 2019. Die 220-kV-Leitung des Netzbetreibers Austrian Power Grid (APG) zwischen Kaprun und Salzburg ist im Bereich Maria Alm ausgefallen. Grund dafür ist die extreme Wetterlage in den vergangenen Tagen: Nach den massiven Schneefällen kam es zu einem Lawinenabgang, der einen Mast der Leitung beschädigt hat.

Aufgrund der extremen Wettersituation in den vergangenen Tagen hat sich die APG bereits netzbetrieblich auf witterungsbedingte Ausfälle vorbereitet. Derzeit gibt es keine Auswirkungen für die Endkunden. An der Behebung des Schadens wird mit Hochdruck gearbeitet. Quelle: APG

Geknickter Masten Salzburgleitung
Quelle: APG

Damit steht diese wichtige Verbindung wohl für längere Zeit nicht zur Verfügung. Damit bestätigt sich die Forderung nach mehr dezentralen schwarzstartfähigen Kraftwerken im Forschungsprojekt BlackÖ.2. Hinzu kommt, dass die zweitwichtigste Kraftwerksgruppe (Malta) auch bis Februar nur eine reduzierte Leistung bereitstellen kann:

Quelle: ENTSO-E

110 kV-Leitung durch Schneedruck zerstört

29.01.19: Auf dem ca. 2.000 Meter hohen Windsfeld zwischen Lungau und Pongau haben Schneelast und Winddruck zwei Masten einer 110 kV-Stromleitung beschädigt bzw. umgeworfen. Die Reparatur dürfte mehrere Wochen dauern. Quelle: orf.at

 

Netzfrequenz - Die Uhren gehen wieder nach

Wie bereits vor einem Jahr gehen aktuell die Synchronuhren wieder nach. Am 11.01. waren es bereits 80 Sekunden. Das fing ~24h vor dem 49,8 Hz-Ereignis an. Kurz danach ging es dann langsam
wieder aufwärts. Die aktuelle Netzzeit kann auf www.swissgrid.ch eingesehen werden. Anscheinend speist wieder ein Partner weniger Strom in das europäische Verbundsystem ein, als zugesagt.

Update 14.01.19: Die Abweichung ist bereits wieder auf -20.709 s zurückgegangen. Hier dürfte wohl auch der Schock vom Donnerstag gewirkt haben.

Update 16.01.19: Die Abweichung ist wieder behoben und liegt im 10 Uhr bei ~ 4 Sekunden.

Update 24.01.19: Die Abweichung beträgt wieder über 30 Sekunden.

Update 25.01.19:

Eine sehr interesaante Darstellung bietet auch gridradar.net an. Demnach dürfte dieses Ereignis sehrwohl auch mit dem 10. Jänner zusammenhängen.

190125 - Netzzeitabweichung in Sekunden

Verbot zur Leistungsreduktion

Für Sonntag, 13.01.19, wurd aus netzbetrieblichen Gründen ein Verbot der Leistungsreduktion über 719 MW in der Zeit von 10:00 bis 17:00 für den 13.01.2019 im österreichischen Markt ausgesprochen (Quelle: APG). Dies war der mehr als doppelt so hohe Wert, als der bisherige Höchstwert. Bisher waren maximal zwischen 100 und 300 MW angeordnet.

Bereits am Mittwoch, 17.01.19, wurde dieser Wert sowohl zeitlich als auch mengenmäßig erneut deutlich überboten: „Aus netzbetrieblichen Gründen wurde ein Verbot der Leistungsreduktion über 1009 MW in der Zeit von 00:00 bis 24:00 am 17.01.2019 im österreichischen Markt ausgesprochen.“ (Quelle: APG)

 

Extremwettersituation und Versorgungslage

Ab der zweiten Jännerwoche kam es im Alpenraum (Nordseite) zu massiven Schneefällen. Ganze Regionen und zeitweise zig-Tausende Menschen waren von der Außenwelt abgeschnitten. Besonders beachtenswert war wiederum, dass die Einsatzkräfte bereits nach wenigen Tagen Lebensmittel zur eingeschlossenen Bevölkerung bringen mussten:

  • In der Jachenau herrscht Ausnahmezustand. Seit Samstag ist der Ort am Walchensee von der Außenwelt abgeschnitten. Die Feuerwehr schafft Lebensmittel heran, aber die Straße nach Lenggries kann so schnell nicht freigeräumt werden.
  • Ines Kohse vom Landgasthof „Erzgebirgsstübel“ sagte MDR SACHSEN, bei ihr hätten Anwohner schon nach Lebensmitteln gefragt. „Ich frage dann immer: ‚Wie viele Leute seid ihr?‘ Denn zwei Kartoffeln pro Mann müssen reichen. Ich muss haushalten.“ Das Restaurant sei geschlossen, weil ihre Mitarbeiter nicht in den Ort kämen.
  • Nach starkem Schneefall sitzen bei Berchtesgaden rund 350 Menschen fest und müssen per Lastwagen mit Lebensmitteln versorgt werden.
  • In Annaberg wurde eine Familie in einem entlegenen Einfamilienhaus von der Feuerwehr mit Lebensmitteln versorgt. Die Zufahrt zu dem Objekt war durch die enormen Schneemassen bereits seit mehreren Tagen nicht mehr möglich. Um das Haus zu erreichen, mussten die Helfer ausgerüstet mit Essensrucksäcken zu einem 45-minütigen Fußmarsch durch hüfthohen Schnee aufbrechen.
  • Bundesheerlaster lieferte Lebensmittel nach Hohentauern. Die Essenslieferung für Hohentauern kam am Donnerstagnachmittag an – im Lkw war Diesel und Lebensmittel für drei Tage
  • Zwei Bundesheermaschinen des Typs Bell 212 konnten die Radmer am Freitag mit Lebensmitteln beliefern.

Erneut ein ähnliches Bild, wie bereits bei den Herbststürmen im Oktober 2018 in Südösterreich: Langsam gehen Lebensmittel aus

Leider wird damit bestätigt, was die Studie „Ernährungsvorsorge in Österreich“ bereits 2015 festgestellt hat: Die persönliche Vorsorge vieler Menschen ist unzureichend!

Die extremen Schneemengen und spontane Lawinenabgänge bergen zudem die Gefahr, dass auch wichtige Infrastruktureinrichtungen beschädigt werden können.

Kältewelle bis -20°C ab 21.01.19?
In der vierten Januar-Woche droht ein Einbruch extrem kalter Luft aus Osten, und dann reden wir von Tiefstwerten von -20 Grad oder sogar noch weniger. Es wird erwartet, dass der Winter extrem hart zuschlagen wird, nicht nur in Deutschland, sondern in ganz Europa. Der Polarwirbel kann die kalte arktische Nordpolluft nicht mehr an Ort und Stelle halten und es ist nur eine Frage der Zeit, wann, nicht ob, diese kalte Luft den Weg zu uns findet.
Im Moment sieht es nach Ende Januar aus, es könnte aber auch bis Anfang Februar dauern, ehe der richtig kalte Griff des Winters uns erreicht. Quelle: www.chip.de / weather.com
Sendemasten laufen zum Teil mit Notstrom

In einigen Regionen Österreichs ist die Stromversorgung ausgefallen. So etwa auch für einige wichtige Sendeanlagen des ORF/ORS in Salzburg oder in Tirol. Die Sendeanlagen sind zumindest 72 Stunden notstromversorgt. Bleibt nur zu hoffen, dass das auch in den nächsten Tagen ausreicht, sollten weitere Schneefälle folgen und eine Versorgung der Stationen nicht möglich sein. Besonders beachtenswert: Außerdem mussten Netzteile ausgetauscht werden, die durch Stromausfälle defekt wurden. Damit wird leider einmal mehr die bisherige negative Erfahrung zu diesem Thema bestätigt.

 

Sturm und Windstromproduktion ab 13.01.19

Die Einspeisung aus Windkraft wird am kommenden Montag (KW3) in Deutschland bei rund 40 GW liegen, so die UBIMET-Prognose von Energieexperte @Alexander Lehmann. Im weiteren Wochenverlauf dürfte sie bis einschließlich Donnerstag zwischen 25 und 35 GW schwanken. Quelle: UBIMET

Am Sonntag 13. Jänner wird ein erster Höhepunkt zwischen 20 und 22 Uhr mit rund 39 GW Onshore und rund 4 GW Offshore bei einer gleichzeitigen Last von 55 GW erwartet. Das bedeutet eine enorme Belastung für die Stromnetze und gleichzeitig eine verringerte Systemsicherheit.