Netzersatzanlagen

In diversen Artikeln (zum Beispiel „Blackout – Morgen ist es zu spät“, „Schwarzstartfähigkeit von Kraftwerksanlagen“ oder „Die Emslandstörung“ wurde das Thema Stromausfall auf dieser Internetseite bereits von verschiedenen Seiten behandelt. Durch einen potenziell nachfolgenden Kaskaden- bzw. Dominoeffekt kann ein solcher Ausfall schnell größere Ausmaße und sogar einen Zusammenbruch des Stromnetzes nach sich ziehen. Dieser Beitrag befasst sich mit sogenannten Netzersatzanlagen, um im Falle eines Blackouts die Elektrizitätsversorgung und / oder das Stromnetz zumindest teilweise sicher- bzw. wiederherzustellen.

Als Netzersatzanlagen (NEA) werden netzfähige Notstromaggregate (oder -generatoren) mit einer größeren installierten Leistung bezeichnet und dienen der autarken Stromerzeugung. Im Gegensatz zu den meisten konventionellen Kraftwerken können sie – wie auch Wasser- oder Druckluftkraftwerke – unabhängig vom Anschluss an das Stromnetz zwecks Bezug elektrischer Energie zur Deckung ihres Eigenbedarfs anfahren und stattdessen mit Hilfe verfügbarer Primärenergieträger elektrische Energie an Stromverbraucher liefern oder diese nach einer geeigneten Synchronisation (siehe unten) in das öffentliche Netz einspeisen.

Aufgrund ihrer Eigenschaft, unabhängig vom Strombezug aus dem öffentlichen Netz vom abgeschalteten in den Betriebszustand (Teil- oder in der Regel Volllast) hochfahren zu können, werden diese Anlagen als schwarzstartfähig bezeichnet. Jedes Verteilnetz muss mit einer ausreichenden Anzahl an schwarzstartfähigen Anlagen zur autonomen Stromeinspeisung ausgestattet sein, um nach einem eventuellen Netzzusammenbruch mit ihrer Hilfe schnellstmöglich wieder stabil und sicher anfahren zu können.

Notstromanlagen finden somit überall dort Anwendung, wo entweder keine Elektrizität verfügbar ist oder wo ein Ausfall des Stromnetzes erhebliche Folgen haben bzw. Schäden nach sich ziehen würde. Dies ist bei den sogenannten kritischen Infrastrukturen (KRITIS) der Fall (vgl. Artikel „Energie als kritische Infrastruktur“), wozu neben dem Energiesektor einschließlich der Wasserversorgung zum Beispiel auch das Gesundheits- oder das Transport- und Verkehrswesen zählt.

Da sie die Verfügbarkeit von Elektrizität auch ohne vorliegendes oder funktionierendes Stromnetz gewährleisten, werden NEA auch von den jeweils zuständigen Netzbetreibern eingesetzt, um notwendige Wartungs-, Reparatur- und Instandhaltungsarbeiten an ihren Verteil- und Übertragungsnetzen temporär zu überbrücken. Eine solche Einheit besteht in der Regel aus einer Maschine und einem Generator, der die mechanische Energie des Antriebs, meist eine herkömmliche Verbrennungskraftmaschine, in elektrische Energie umwandelt. Für die Verwertung des eingesetzten Brennstoffs kommen beispielsweise Diesel- oder Ottomotoren zum Einsatz. Mit Methanol oder Wasserstoff betriebene Systeme auf der Basis von Brennstoffzellen benötigen dagegen weder Motor noch Generator.

Derartige Stromerzeugungsaggregate (SEA) können von ihrer Bauweise her mobil (zum Beispiel auf Lastfahrzeugen der Feuerwehr, des THW oder des KHD) oder stationär (lokal bzw. ortsfest installiert) ausgeführt sein, so dass auch die Leistung – angegeben in Watt [W] für die elektrische Wirkleistung P bzw. Voltampere [VA] für die elektrische Scheinleistung S – sowie die Größe dieser Anlagen entsprechend variiert. Angelassen bzw. hochgefahren werden sie beispielsweise per Seilzug, mit Druckluft oder elektrisch über Batterien respektive Akkumulatoren. Als Kraftstoffe für den Antrieb des Verbrennungsmotors kommen häufig Benzin, Diesel, Erdgas, Propan oder Heizöl zum Einsatz.

Sie können entweder für den reinen Insel- oder für den technisch anspruchsvolleren Synchronisierungsbetrieb ausgelegt sein. Bei der erstgenannten Betriebsart versorgt die SEA einen oder mehrere Stromverbraucher von insgesamt gleicher oder kleinerer Leistung. Wenn die Anlage auch oder nur in das öffentliche Netz einspeisen soll (sogenannter Netzparallelbetrieb), muss sie mit einer entsprechenden Synchronisationseinrichtung ausgestattet sein, die die Parallel- bzw. Zuschaltung von Maschine und Netz ermöglicht (vgl. Artikel „Die Netzsynchronisation“). Eine synchronisierte NEA kann dabei unterstützen, das Stromnetz nach einem flächendeckenden Netzausfall (Blackout) gemeinsam mit anderen Energieerzeugungseinheiten sukzessive bis zur erfolgreichen Netzrückkehr wieder aufzubauen.