Warum müssen wir Stromerzeuger abschalten, wenn wir mehr Strom produzieren, als das Netz benötigt?
Antworten:
Das Stromnetz hat sehr, sehr wenig Kapazität. Das bedeutet, dass in jeder Sekunde auch die Energie, die in sie fließt, aus ihr herauskommen muss.
Wenn es nicht auf kontrollierte, beabsichtigte Weise herauskommt, wird es auf unkontrollierte, unbeabsichtigte Weise herauskommen.
Zum Beispiel durch Sprengen von Geräten.
Eine der Möglichkeiten für überschüssige Energie besteht darin, synchron drehende Dinge im Netz schneller zu drehen (dh die Netzfrequenz steigt) - zum Beispiel einige Motoren. Einige davon überschreiten schnell die beabsichtigte Geschwindigkeit.
Eine andere Sache, die mit steigender Versorgung passiert, ist, dass die Netzspannung ansteigt. Einige Geräte reagieren mit mehr Energie, was in einigen Fällen zu einem schnelleren Burnout führen kann. Elektrische Geräte tolerieren Spannungsschwankungen, aber nach einem bestimmten Zeitpunkt wird sie durch Erhöhen der Spannung beschädigt.
Der überschüssige Strom wird also von einigen Dingen absorbiert, die heißer werden, und von einigen Dingen, die knallen. Sowohl auf der Nachfrageseite als auch auf der Angebotsseite.
Um den Geräteherstellern Sicherheit zu geben, werden Grenzwerte festgelegt, inwieweit die Netzfrequenz und -spannung von ihren Nennsollwerten abweichen können. Der Systembetreiber passt Angebot und Nachfrage an, um Frequenz und Spannung innerhalb ihrer Grenzen zu halten. Eine Möglichkeit, zu verhindern, dass Frequenz und Spannung zu hoch werden, besteht darin, die Leistung einiger Generatoren zu verringern oder zu stoppen. Eine andere Möglichkeit besteht darin, mehr Nachfrage online zu bringen. Alle diese Regeln sind im Grid Code enthalten: Jedes System hat sein eigenes.
Es wird auch ökologische und wirtschaftliche Gründe geben. Da Strom in diesem Zusammenhang nicht gespeichert werden kann, warum mehr verdienen, wenn er nicht benötigt wird? Sie können Ihre Emissionen für das Jahr senken, einschließlich der CO2-Zahlungen. Die Emissionsgesetzgebung ist heutzutage (in Großbritannien) so belastend, dass wir tatsächlich einige Kraftwerke schließen, um Kohlenstoff zu sparen. Sie können auch Kraftstoff sparen. Und wenn Sie niemals Überkapazitäten hätten, könnten Sie die Generatoren niemals warten oder ersetzen. Da das Hochfahren eines Kraftwerks mit fossilen Brennstoffen 12 Stunden dauert, können sie ohnehin nicht ein- und ausgeschaltet werden.
Die Wahrheit meiner Antwort konnte bewiesen werden, indem herausgefunden wurde, ob Solar- / Wind- / Wasserkraftwerke zu überschüssigen Zeiten stillgelegt wurden, da sie (effektiv) kostenlos laufen.
Erstens besagt die Energieeinsparung , dass die Leistungsaufnahme der Leistungsabgabe entspricht . Für alle intensiven Zwecke speichert das Netz keinen Strom . Selbst wenn Batteriesysteme an das Stromnetz angeschlossen wären, würden sie wie Stromerzeuger behandelt und wären aufgrund der Umwandlung von Gleichstrom in Wechselstrom nicht wirklich Teil des Stromnetzes.
Energieversorger in Ländern der Ersten Welt halten enge Toleranzen für den Wechselstrom . Die Spannung und Frequenz ändern sich konstruktionsbedingt nur sehr wenig, unabhängig von der übertragenen Leistung .
In den Vereinigten Staaten wird eine Frequenz von 60 Hz perfekt an die Toleranz der Atomuhr in Colorado gehalten. Viele kostengünstige Wecker verlassen sich aus Zeitgründen darauf. Diese sehr konstante Frequenz ermöglicht Wechselstrommotoren eine konstante Drehzahl, Transformatoren eine vorhersagbare Leistung und eine wesentlich einfachere Verwaltung der Netzleistung über große Entfernungen.
Um diese Frequenz aufrechtzuerhalten, überwachen und steuern die Versorgungsunternehmen die Drehzahl ihrer Turbinen mithilfe von Computersteuerungsalgorithmen genau. Zum Beispiel, wenn es sich mittags abkühlt und viele thermostatisch geregelte Klimaanlagen ausschalten; Die Belastung des Systems nimmt ab. Der Computeralgorithmus erkennt dann schnell, dass er den Dampfeintrag in die Turbine verringern muss, um die Leistungsabgabe zu verringern, um 60 Hz aufrechtzuerhalten. Es funktioniert genau wie "Tempomat" in einem Auto; Es drückt nach Bedarf auf das Gaspedal, um die eingestellte Geschwindigkeit beizubehalten.
Die Spannung wird auch sehr konstant gehalten; mit einer Verbraucherspannung zwischen 115VAC und 120VAC. Nach meiner Erfahrung ist die Spannung für verschiedene Orte unterschiedlich, jedoch weniger als 0,1 VAC Varianz an einem Ort, wenn er sich nicht in einem Übergangszustand befindet. Die Regelung der Spannung ist etwas komplizierter, aber auch computergesteuert.
Unter dem Gesichtspunkt der Stromerzeugung muss also keine Turbine jemals "ausgeschaltet" werden, aber Turbinen im Netz müssen auf und ab gedrosselt werden, wenn sich die Bedarfslast ändert . Die Logistik kann dazu führen, dass einige Turbinen abgeschaltet werden, da es oft wirtschaftlicher ist, eine einzelne Turbine zu betreiben, als zwei Turbinen mit geringerer Leistung zu betreiben. Zum Beispiel eine mit 60% Kapazität anstelle von zwei mit 30% Kapazität. Turbinenbetreiber und Computeralgorithmen handhaben diese Übergänge reibungslos, sodass ein Endbenutzer keinen Unterschied bemerkt. Es ist immer eine Überkapazität vorhanden, um Laständerungen zu bewältigen.
Auf dem Foto unten (aus dem Wiki ) sehen Sie viele Arten der Stromerzeugung, die miteinander verbunden sind. Nuclear schirmt seine Brennstäbe ab, um die Dampferzeugung zu regulieren, Erdgas und Kohle reduzieren den Brennstoffeintrag, um die Dampferzeugung zu regulieren, und Hydro verwendet verlustarme Ventile, um den Wasserfluss zu regulieren. Solar mit der richtigen Elektronik könnte seine Leistung regulieren, tut dies jedoch im Allgemeinen nicht, da es mit Spitzenlasten der Klimaanlage zusammenfällt und immer zu 100% genutzt wird. Moderne Windkraftanlagen mit einstellbaren Blattblättern drosseln ebenfalls ihre Produktion.
Wenn eine Steuerung an einer am Hauptstromnetz angeschlossenen Turbine ausfällt, beginnt sie zu führen (zu viel Strom zu produzieren) oder zu verzögern (Strom aus dem Netz zu ziehen). Sobald die Menge an Strom, die es zog oder drückte, zu groß war, löste es seine Unterbrecher wegen Überstrom aus und wurde sicher vom Netz getrennt.
Es ist möglich, dass ein isoliertes Einzelturbinennetz (wie eine Hinterland-Wasserturbine) mit einem Steuerungssystem nicht mit zu hoher Frequenz oder zu hoher Spannung arbeitet. Dadurch werden empfindliche elektrische Geräte wie Gleichstromversorgungen und Wechselstrommotoren mit Überdrehzahl zerstört. Das Hauptstromnetz verfügt jedoch über viele Systeme, um dies zu verhindern.