Morgens um 7

30.11.2012 | Text: Lucie Maluck | Bilder: Robert Hack

Regelleistung, Nostrom, Spitzenstrom

Die Zukunft der Energieerzeugung ist dezentral – und regenerativ. Doch damit verändern sich auch die Anforderungen an die Stromnetze: Sie müssen zunehmend größere und schwankende Energiemengen aus Wind- und Solaranlagen verkraften, ohne dass Spannung und Stromfrequenz im Netz abfallen. Dafür brauchen sie Energiequellen, auf die Netzbetreiber flexibel und schnell zugreifen können. Die Überlandwerk Fulda AG (ÜWAG) betreibt solch eine Energiequelle. In den vergangenen Jahren hat sie ihr Kraftwerk mit maßgeschneiderten Dieselaggregaten von MTU Onsite Energy aufgerüstetund liefert jetzt punktgenau und flexibel Regelleistung, Not- und Spitzenstrom.

Morgens um 7 in Deutschland, in Italien oder in Frankreich?
Morgens um 7 in Deutschland, in Italien oder in Frankreich - eine Zeit, zu der das öffentliche Stromnetz regelmäßig überlastet ist, weil zu viele Menschen gleichzeitig Strom benötigen.

Was macht Hans Müller aus Deutschland morgens um 7? Er macht sich einen Kaffee. Luigi Motta aus Italien dreht den elektrischen Heizlüfter auf. Und Michelle Portier kocht sich Frühstück. Sie genießen die letzten ruhigen Minuten, bevor die Sonne aufgeht. Es herrscht Stille. Doch die Stromnetze, die laufen heiß. Denn pünktlich um 7 Uhr am Morgen brauchen nicht nur Hans Müller, Luigi Motta und Michelle Portier Strom – Millionen andere Menschen auch. Der Strom, den große und kleine Kraftwerke oder private Photovoltaikanlagen in diesem Moment produzieren, reicht dafür nicht aus – das Stromnetz ist überlastet.

Europäisches Verbundnetz liefert Strom
Das ist die Stunde der flexiblen Kraftwerke. Die ÜWAG hat eines davon. Vor 100 Jahren wurde es gebaut – ursprünglich, um die Bürger der Region Fulda mit Elektrizität zu versorgen. Doch mittlerweile gibt es ein europäisches Verbundnetz, in das riesige Kraftwerke und vermehrt auch Betreiber kleinerer, dezentraler Energieanlagen ihren Strom einspeisen. Dieser wird über Umspannwerke und Transformatorstationen an die einzelnen Haushalte und Industrieunternehmen verteilt. Die ÜWAG in Fulda musste sich einen neuen Platz in dieser „Verteilkette“ suchen – und hat ihn gefunden.

Spitzenstrom bei Stromspitzen

Das ÜWAG Fulda wurde vor 100 Jahren am Rande der Innenstadt gebaut. Doch Fulda ist gewachsen, daher ist das Kraftwerk heute mitten in der Stadt.?
Das ÜWAG Fulda wurde vor 100 Jahren am Rande der
Innenstadt gebaut. Doch Fulda ist gewachsen, daher
ist das Kraftwerk heute mitten in der Stadt..

Das Kraftwerk liefert Spitzenstrom, wenn der Bedarf so hoch ist, dass im Verbundnetz nicht genug Strom verfügbar ist: Dann, wenn Hans Müller, Luigi Motta, Michelle Portier und Millionen andere morgens das Licht anschalten oder ihren Kaffee kochen. „Morgens zwischen 7 und 8 Uhr und abends um 20 Uhr steigt der Strombedarf schnell an“, erklärt Frank Weinmann, der bei der ÜWAG die Abteilung Energieerzeugung und -beschaffung leitet. Früher lag diese Stromspitze mittags um 12, heute brauchen die Menschen morgens nach dem Aufstehen und abends, wenn sie nach Hause kommen am meisten Strom. „Am Stromverbrauch kann man gut sehen, wie sich die Lebensweise der Deutschen verändert hat“, schmunzelt er.

Um diese Stromspitzen in Zukunft noch besser ausgleichen zu können, hat die ÜWAG in Fulda ihr Kraftwerk in den vergangenen Jahren für zehn Millionen Euro modernisiert: Sie hat zwei ältere Dieselmotoren aussortiert und durch sechs kleinere Stromaggregate von MTU Onsite Energy ersetzt. Kern der Aggregate ist je ein 20-Zylinder-Motor der MTU-Baureihe 4000. Stolz blickt der Ingenieur von der Leitstelle hinunter auf die blauen Aggregate von MTU Onsite Energy. „Die Motoren sind wahre Ferraris“, schwärmt er. Innerhalb weniger Sekunden können sie starten und sich mit dem europäischen Stromnetz synchronisieren. Die bisherigen Motoren hätten dazu mehrere Minuten gebraucht.

Regelleistung gleicht Netzschwankungen aus
„In der heutigen Stromwelt muss man schnell sein“, erklärt er. Das liege nicht nur daran, dass heute immer häufiger der Bedarf nach Spitzenstrom besteht. Auch der ständig steigende Anteil von Strom aus regenerativen Energiequellen trage dazu bei. Denn anders als die konventionellen, großen Kraftwerke kann man bei diesen nicht abschätzen, wie zuverlässig sie Energie in das Netz einspeisen. Kurz gesagt: Scheint die Sonne und weht der Wind, fließt auch der Strom. Doch was ist, wenn es windstill ist und auf den Photovoltaikanlagen Schnee liegt? Dann ist die Stromfrequenz von 50 Hertz gefährdet und es droht ein Stromausfall. Damit dies nicht passiert, greifen die Übertragungsnetzbetreiber auf Regelleistung zurück. Diese stellen zum großen Teil die Energieversorger selbst zur Verfügung. Aber kommunale Kraftwerksbetreiber wie die ÜWAG gewinnen hier immer mehr an Bedeutung.

Wann die Motoren starten, wissen die Mitarbeiter der ÜWAG nicht. Die Netzbetreiber bezahlen schon dafür, dass sie im Notfall auf die Aggregate zugreifen können. Wann dieser Zeitpunkt ist, bestimmen aber sie. Rufen sie den Strom tatsächlich ab, müssen sie auch dafür bezahlen. Wie viel, das hängt auch davon ab, wie schnell die Kraftwerke den Strom liefern können. Bisher hatte die ÜWAG die sogenannte Tertiärenergie, häufig auch Minutenreserve, geliefert. Diese muss 15 Minuten nach Abruf zur Verfügung stehen. Mit den neuen Aggregaten von MTU Onsite Energy wird die ÜWAG aber in der Lage sein, auch die deutlich lukrativere Sekundärleistung zu liefern. Dafür muss sie unter anderem nach fünf Minuten die angemeldete Leistung zu 100 Prozent liefern können. Strom so schnell zu erzeugen und übertragen zu können, ist eine große Herausforderung. Denn die Aggregate müssen dafür nicht nur „aus dem Stand heraus“ anspringen, sondern sie müssen auch innerhalb weniger Sekunden ihre Frequenz, ihre Spannung und ihre Phasen mit der des Verbundstromnetzes synchronisieren. „Das schaffen unsere Aggregate nur, weil wir ein perfekt ausgeklügeltes System aus Motor, Aggregat und Motorregler haben“, erzählt Dietmar Witzigmann, der das Projekt bei MTU Onsite Energy betreut hat.

Notstrom für den Ernstfall
Die Fähigkeit, innerhalb weniger Sekunden Energie liefern zu können, kommt auch den Bürgern vor Ort zugute. Denn die ÜWAG stellt nicht nur Spitzen- und Regelleistung für die großen Stromverbundnetze zur Verfügung, es liefert auch Notstrom für die Stadt Fulda. Für den Fall, dass das öffentliche Stromnetz zusammenbräche, sorgten die Aggregate dafür, dass in Fulda nicht alle Lichter ausgingen. Ein Schwarzstartaggregat, das zum Starten keine externen elektrischen Pumpen und Hilfsantriebe benötigt, springt dann automatisch an und liefert die Energie für den Start der anderen fünf Aggregate. Zusammen können sie 24,8 Megawatt Strom für Straßenbeleuchtung, Ampeln, Krankenhäuser, Altenheime, Notunterkünfte oder Bürgerhäuser liefern. „Fulda ist eine der wenigen Städte Deutschlands, die das kann“, erzählt Frank Weinmann selbstbewusst. Bisher sei dieser Ernstfall noch nicht eingetreten, doch der Energiespezialist ist sich sicher, dass man deutschlandweit zukünftig mit mehr Engpässen rechnen müsse.

Sven Kunkel (right) was in charge of the power plant conversion work. He worked closely with Dietmar Witzigmann (left) from MTU Onsite Energy. “When there were problems, most of the time nobody apart from us was aware of them, because we resolved them by talking directly to one another and avoiding bureaucracy,” is how the two describe their collaboration.?
Sven Kunkel (rechts) hat den Umbau des Kraftwerks geleitet. Dabei
arbeitete er eng mit Dietmar Witzigmann (links) von MTU Onsite
Energy zusammen. "Wenn es Probleme gab, hat das außer uns oft
keiner bemerkt, denn wir haben sie unbürokratisch auf dem kleinen
Dienstweg gelöst," erzählen beide über ihre Zusammenarbeit.

Umbau mit Herausforderungen
Geleitet wurde der Umbau des Kraftwerks und dessen Neu-Ertüchtigung durch Projektleiter Sven Kunkel. Eine große Herausforderung für den Elektroingenieur, denn Dieselmotoren waren bisher nicht sein Spezialgebiet. „Ich kenne mich mit Stromnetzen aus. Stromaggregate waren bisher nicht meine Welt“, berichtet er schmunzelnd. Heute merkt man davon nichts mehr. Voller Enthusiasmus erzählt er von den vielen Herausforderungen, denen er sich stellen musste. Das begann schon vor dem Umbau, denn eigentlich war das Kraftwerk viel zu klein für die Pläne, die er hatte. Knapp 25 Megawatt elektrische Leistung wollte er erzeugen – möglichst sauber, wirtschaftlich und zuverlässig. „Ich habe mir schon überlegt,ob wir das Kraftwerk erweitern müssen, was aber einen Anbau und damit ein noch aufwändigeres Genehmigungswerk erfordert hätte“, erinnert er sich. Auch wegen solcher projektseitig aufkommenden Fragen, war er von der offenen und partnerschaftlichen Herangehensweise der MTU Onsite Energy-Mitarbeiter überzeugt: „Wir haben auf Augenhöhe diskutiert und gemeinsam Ideen entwickelt. So entstand auch der Vorschlag, zwei große Aggregate durch sechs kleinere zu ersetzen und ein zusätzliches Geschoss einzuziehen, auf dem die SCR-Anlage zur Abgasnachbehandlung eingesetzt wird“, erklärt er.


Sauberer, schneller, wirtschaftlicher
Stolz berichtet er davon, wie effizient und sauber die Maschinen arbeiten. „Mit den neuen Motoren haben wir die Partikelemissionen auf ein Sechstel pro erzeugter Kilowattstunde reduziert, die Stickoxide auf ein Viertel und das Kohlenmonoxid auf die Hälfte und zugleich noch den Kraftstoffverbrauch um zehn Prozent gesenkt“, so der Elektroingenieur. Der Grund für diese beeindruckenden Werte seien die modernen Motoren mit Common-Rail-Einspritzung sowie ein geregelter SCR-Katalysator. In diesem wird das Abgas gereinigt, indem Harnstoff in das Abgas eingespritzt wird. Im Katalysator reagiert dieser mit den Stickoxiden zu den unschädlichen Stoffen Wasser und Stickstoff. „Die Aggregate unterschreiten die Grenzwerte der TA Luft messbar um Längen“, so Kunkel. Außerdem liege das Kraftwerk mitten im Stadtgebiet, da sei es selbstverständlich, dass die Schadstoffemissionen so gering wie möglich sein müssen. Wegen der zentralen Lage hatte die ÜWAG ein besonderes Augenmerk auf die Reduzierung der Schallemissionen gelegt: Spezielle Schallschutzwände lassen kaum einen Laut nach außen dringen, wenn die Motoren starten und laufen.

Und das wird in den nächsten Wochen der Erfahrung nach immer häufiger passieren. Gerade im Winter, wenn es kalt ist, steigt der Strombedarf. „Und nicht nur, weil in der Vorweihnachtszeit alle Plätzchen backen“, erzählt Sven Kunkel. Die Tage sind kürzer, es wird mehr Licht benötigt und in der Industrie wird auf Hochtouren gearbeitet, um die Aufträge noch innerhalb des laufenden Jahres abzuarbeiten. Zuverlässige Aggregate sind nicht nur in dieser Zeit ein Muss. Die ÜWAG hat dafür zusätzlich zur eigenen Netzüberwachung auch ein spezielles Ferndiagnosesystem installieren lassen. Mit diesem können die Spezialisten von MTU Onsite Energy von Friedrichshafen aus auf die Aggregate und andere Komponenten im Kraftwerk zugreifen und Empfehlungen geben, wie Fehler vermieden oder behoben werden können.

„Europaweit etwas Besonderes“
Am 23. Dezember 2011 gingen die ersten drei der sechs Aggregate im Kraftwerk in Betrieb. Kunkel kann sich noch gut an die Zeit davor erinnern. „Unter Hochspannung“ habe er und das gesamte Team gestanden. Vor allem deshalb, weil das Kraftwerk auch während der Umbauten ständig mit 75 Prozent Nennleistung weiterlaufen musste: „Wir waren vertraglich verpflichtet, Strom zu liefern, das konnten wir nicht unterbrechen. “Erst als Stadt und Landkreis Fulda im September 2012 die Inbetriebnahme des Kraftwerks feierten, konnte sich auch Kunkel zurücklehnen: „Ein derart flexibles Kraftwerk entspricht den aktuellen Anforderungen an den Strommarkt geradezu ideal. Dass wir als kommunaler Versorger so etwas haben, ist europaweit etwas Besonderes“, so der Elektroingenieur, der jetzt auch Dieselmotorenspezialist ist.

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