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Energie Macht Schule

Frequenz

Ist das Kennzeichen des Wechselstroms. Sie ist ein Maß für die Elektronenbewegung im elektrischen Leiter. Diese Bewegung ist als eine Art Pendelbewegung vorstellbar. Unser Stromversorgungsnetz wird, unabhängig von der Spannungsebene, mit einer Frequenz von 50 Hertz betrieben. Anders ausgedrückt: Die Elektronen kommen auf 50 komplette Pendelbewegungen in einer Sekunde. Ganz besonders wichtig ist es, diese Frequenz immer genau einzuhalten. Beispielsweise hängt davon die Drehzahl eines Motors ab. In vielen Fällen spielt es nur eine geringe Rolle, ob solch ein elektrischer Antrieb exakt mit der auf dem Typenschild angegebenen Drehzahl rotiert, aber eben nicht in allen. Deutlich wird das an der mit Wechselstrom betriebenen Uhr. Ist die Frequenz zu hoch, läuft der kleine Motor in der Uhr zu schnell, die Uhr geht vor. Ist die Frequenz zu niedrig, geht der Motor in der Uhr zu langsam und die Uhr geht nach.

Auch für die Erzeugerseite ist die Einhaltung der Frequenz lebenswichtig. In allen Kraftwerken drehen sich die Generatoren im gleichen Takt: gerade so schnell, dass der Wechselstrom genau 50 Hertz aufweist. Ändert sich nun plötzlich aus irgendeinem Grund, zum Beispiel durch den Ausfall eines großen Kraftwerks oder durch eine plötzliche Veränderung der Netzbelastung, die Frequenz im Netz, können die Maschinen „aus dem Tritt“ geraten. Schon geringfügige Abweichungen von der Sollfrequenz reichen aus, um in den Schaltzentralen Alarmstimmung aufkommen zu lassen. Ursachen werden gesucht und ― neben einigen automatisch ablaufenden Regelungsprozessen ― entsprechende Gegenmaßnahmen eingeleitet.

Die Zusammensetzung und Leistungsfähigkeit des europäischen Kraftwerksparks und Verbundnetzes sind so ausgelegt, dass möglichst auch unter extremen Bedingungen, wie zum Beispiel

  • beim Ausfall einzelner Kraftwerke,
  • zu Zeiten extrem hoher Netzbelastung oder
  • nach der Unterbrechung von Versorgungsleitungen

die tatsächliche Frequenz nie um mehr als 0,05 Hertz von der Netzfrequenz in einer Höhe von 50 Hertz abweicht. Mit anderen Worten: Der Kraftwerkspark muss so beschaffen sein, dass selbst unter ungünstigsten Bedingungen das Stromangebot nicht geringer als die Stromnachfrage ist. Sollte die Netzbelastung die Leistungsfähigkeit sämtlicher Kraftwerke eines Versorgungsnetzes dennoch übersteigen, so droht der vollständige oder teilweise Zusammenbruch der Stromversorgung. Stromausfall ist die Folge.