Saubere Netze braucht das Land Energiesparen ohne Nebenwirkungen

Autor / Redakteur: Christian Mieslinger / Silvano Böni

>> Energiesparen in Zeiten steigender Strompreise gehört mittlerweile in jedes Pflichtenheft. Technologien und Ansätze im Kampf um jedes Kilowatt sind auch zahlreich vorhanden, nur gibt es vielfach einen unschönen Nebeneffekt: sie «verunreinigen» respektive belasten die Netze. Es geht auch anders, dabei ist aber eine vorausschauende Planung unerlässlich.

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Idealerweise ist die von den Energieversorgungsunternehmen gelieferte Netzspannung eine gleichförmige Sinusspannung konstanter Amplitude und Frequenz. Ein Idealfall, der heute in öffentlichen Netzen kaum mehr anzutreffen ist.
Idealerweise ist die von den Energieversorgungsunternehmen gelieferte Netzspannung eine gleichförmige Sinusspannung konstanter Amplitude und Frequenz. Ein Idealfall, der heute in öffentlichen Netzen kaum mehr anzutreffen ist.
(Bild: Kalafoto – fotolia.com)

Steigende Strompreise erfordern Massnahmen zur effizienten Energienutzung und veranlassen die Betreiber industrieller Prozesse, den Energieverbrauch ihrer Anlagen zu senken. Daher gibt es eigentlich nur eine Forderung: Energieeffizienz um jeden Preis. Dies erhöht den Druck auf die Anlagenhersteller, Einsparpotenziale beim Energieverbrauch ihrer Maschinen zu finden und auszuschöpfen. In diesem Zusammenhang gewinnt die elektrische Antriebstechnik, dank einem steigenden Anteil an drehzahlgeregelten Antrieben in Anlagen, immer mehr an Bedeutung. Gerade Pumpen, die häufig einen quadratischen Kennlinienverlauf haben, sind prädestiniert für solche Energieeinsparungen. Frequenzumrichter sorgen dafür, dass durch angepasste Drehzahlen der Energieverbrauch deutlich sinkt und die Effizienz der Prozesse steigt.

Netzrückwirkungen gefährden Netzqualität

Doch leider haben nahezu alle diese Lösungen vom technischen Standpunkt her einen Nachteil. Sie belasten auch das Netz.

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Idealerweise hat die vom Energieversorger gelieferte Netzspannung eine gleichförmige Sinuskurve konstanter Amplitude und Frequenz. Doch diesen Idealfall findet sich heute in unseren Netzen kaum mehr. Die Ursache liegt in Verbrauchern, die einen nichtsinusförmigen Laststrom aufnehmen. Neben einem immer weiter steigenden Einsatz von Frequenzumrichtern nimmt in den Niederspannungsnetzen auch der Anteil anderer elektronischer Verbraucher wie beispielsweise Energiesparlampen, Computeranlagen, LED-Beleuchtung oder Schaltnetzteile drastisch zu. Dieser Anteil nichtlinearer Verbraucher erzeugt zunehmend Verzerrungen und in der Folge stetig grösser werdende Abweichungen von der idealen Sinusform. Dies ist in den Versorgungsnetzen unvermeidlich und auch in gewissen Grenzen zulässig. Der steigende Anteil überschreitet irgendwann doch die Verträglichkeitsgrenzen und bringt unsere Versorgungsnetze in Gefahr.

Diese Verzerrungen der Sinusform des Versorgungsnetzes als Folge nichtlinearer Stromaufnahme von Verbrauchern nennen Fachleute «niederfrequente Netzrückwirkungen» oder auch «Oberschwingungen». Für die Beurteilung der Netzqualität betrachtet man typischerweise die Oberschwingungen bis 2,5 kHz, entsprechend der 50. harmonischen Oberschwingung. Die Oberschwingungen mit den stärksten Auswirkungen sind die 3., 5. und 7., also die Frequenzen von 150, 250 und 350 Hz.

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