Ein Inselnetz, englisch Microgrid, ist ein lokal abgegrenztes Stromnetz, das nur aus einem oder einigen wenigen Elektrizitätswerken besteht, ein räumlich enges Gebiet versorgt und keinen direkten elektrischen Anschluss zu anderen Stromnetzen besitzt.

Vom Inselnetz ist das Verbundnetz zu unterscheiden. Der Übergang mag jedoch unscharf sein, da in größeren Inselnetzen eine echte Verbundnetzstruktur aufgebaut sein kann. Technisch ist ein Inselnetz vom Verbundnetz darin abgegrenzt, dass in einem Inselnetz die Sekundärregelung nur auf die Konstanthaltung der Netzfrequenz ausgelegt ist. In Verbundnetzen übernimmt die Sekundärregelung zusätzlich auch die Aufgabe, die Übertragungsleistung auf sogenannte Kuppelleitungen, das sind Verbundleitungen zwischen einzelnen Netzsegmenten, in bestimmten Bereichen zu halten.

Kleinere und autonome Stromversorgungsanlagen, wie beispielsweise die Stromversorgung auf abgelegenen Gebirgshütten oder die elektrische Energieversorgung auf Schiffen, stellen keine Stromnetze dar und werden als Inselanlage oder als Bordnetz bezeichnet.

Arten von InselnetzenBearbeiten

 
Schematische Darstellung eines einfachen Inselnetzes

Bei einem Inselnetz kann es sich um eine wirkliche Insel, bei denen es nicht wirtschaftlich erscheint eine Anbindung an das Stromnetz auf dem Festland herzustellen, oder auch um unabhängige Stromnetze auf dem Festland handeln. In West-Berlin gab es beispielsweise ein Inselnetz zur Zeit der deutschen Teilung. Große nationale Inselnetze existieren heutzutage hauptsächlich in Entwicklungsländern sowie Staaten, die keinen Verbund mit Nachbarstaaten eingehen wollen oder aus physikalischen Gründen nicht eingehen können. Beispielsweise wird das Stromnetz in Fairbanks, Alaska, als Inselnetz ohne direkte Verbindung zu benachbarten nordamerikanischen Verbundnetzen im Rahmen der North American Electric Reliability Corporation betrieben. Der Grund liegt in den großen räumlichen Abständen und der nur dünn besiedelten Region, was einen Verbundbetrieb mit benachbarten nordamerikanischen Stromnetzen nicht wirtschaftlich zulässt.

Manche Bahnstromnetze zeigen gewisse Gemeinsamkeiten mit Inselnetzen, wenn auch Kopplungen zum öffentlichen Stromnetz über Bahnstromumformerwerke bestehen. Auch spezielle Bahnstromnetze wie das der Mariazellerbahn ist über das Kraftwerk Erlaufboden im Umformerbetrieb mit dem Verbundnetz gekoppelt und daher nicht komplett als Inselnetz zu verstehen.

Versorgung und Betrieb von InselnetzenBearbeiten

KonstrukteBearbeiten

Häufig werden kleine Inselnetze und Inselanlagen mit Dieselgeneratoren betrieben. – Kann oder soll kein Brennstoff eingesetzt werden, wird die Elektrizität ausschließlich aus erneuerbaren Energien gewonnen. Dafür empfehlen sich (beliebige) Kombinationen aus Biogasanlagen, Brennstoffzellen, Photovoltaikanlagen, Solarwechselrichtern, kleinen Wasserkraftwerken und Windkraftanlagen. Zur Absicherung der Energielieferung sind zudem in manche Inselnetze Akkumulatoren, Batterie-Speicherkraftwerke oder Schwungradspeicher integriert. Erneuerbare Energien bieten den Vorteil, dass sie emissionsarm sind. Gerade entlegene Inseln profitieren, wenn kein Brennstoff beschafft werden muss.[1]

ProblemeBearbeiten

Mögliche Nachteile von Inselnetzen liegen in der verringerten Ausfallsicherheit, der erhöhten Frequenz- und Spannungsschwankung und den hohen Kosten für das Bereithalten von Stromreserven. Kosten für Stromreserven entstehen zum Beispiel, wenn in Großkraftwerken mehrere redundante Turbinen im Teillastbetrieb mit ungünstigem Wirkungsgrad laufen müssen.

Probe aufs ExempelBearbeiten

Die Versorgungsbetriebe Bordesholm (VBB) prüften am 30. November 2019, wie verlässlich sie der Gemeinde (beinahe 8000 Einwohner) trotz einer überregionalen Störung weiterhin elektrischen Strom liefern können. Die Ortschaft wurde für eine Stunde vom europäischen Verbundsystem getrennt und damit zum experimentellen Inselnetz. Dessen eigene Komponenten sind private Blockheizkraftwerke und Solaranlagen sowie eine Biogasanlage. Das System ist ergänzt mit einem Batteriespeicher aus 48000 kleinen Akkus, „wie sie auch in Handys verbaut werden“.[2] Der Verbrauch während des Tests betrug 2,5 Megawatt, von denen 1 Megawatt der Batteriespeicher lieferte. Die Umschaltung geschah in wenigen Millisekunden; die Wechselstrom-Frequenz 50 Hertz war stabiler als im Verbundsystem.

AbgrenzungBearbeiten

Ein Inselnetz ist von einem intelligenten Stromnetz abzugrenzen, auch wenn dabei unter Umständen ähnliche Technologie eingesetzt wird. Unter intelligenten Stromnetzen wird, grob zusammengefasst, die Vernetzung und intelligente Steuerung von Energieverbrauchern und Erzeugern in einem Stromversorgungsnetz verstanden.[3]

Inselnetz mit Hochspannungs-Gleichstrom-ÜbertragungBearbeiten

Es gibt auch Stromnetze, die mit einem größeren Stromnetz mittels Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragung (HGÜ) in Verbindung stehen und manchmal trotz dieser elektrischen Verbindung als Inselnetz bezeichnet werden. Hierbei handelt es sich durchweg um Stromnetze auf Inseln, wie beispielsweise auf Gotland. Wenn eine solche Verbindung realisiert wurde, stellt diese oft die einzige technische Möglichkeit zur Kopplung mit einem anderen Stromnetz dar. Eine solche Verbindung erhöht die Versorgungssicherheit und ermöglicht ggf. den Export von elektrischer Energie. Allerdings ist nur bei einer HGÜ mit selbstkommutierten Stromrichtern eine reine Speisung aus der HGÜ möglich.

LiteraturBearbeiten

  • Adolf J. Schwab: Elektro-Energiesysteme. 2., aktualisierte Auflage. Springer, Berlin u. a. 2009, ISBN 978-3-540-92226-1.

ReferenzenBearbeiten

  1. Mahmoud, Magdi S.: Microgrid: Advanced control methods and renewable energy system integration. Oxford 2017, ISBN 978-0-08-101262-8.
  2. Michael Görmann: Kein Stromausfall beim Stromausfall. In: Kieler Nachrichten 2. Dezember 2019, Seite 15.
  3. Was ist der Unterschied zwischen Microgrids und Smart Grids? | ZHAW Institut für Umwelt und Natürliche Ressourcen IUNR. Abgerufen am 22. September 2018 (deutsch).