Ein Inselnetz 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. Kleinere Inselnetze, die nur Verteilnetzebenen umfassen, werden auch als Microgrid bezeichnet.

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.

Es ist auch möglich, dass in einem Stromnetz nicht alle Leitungen einer Spannungsebene direkt miteinander verbunden sind, sondern nur über Leitungen untergeordneter Spannungsebenen mit anderen Leitungen derselben Spannungsebene verbunden sind. Solche Zustände können durch Probleme beim Netzausbau entstehen. Ein Beispiel hierfür ist die 380 kV-Leitung zwischen Lübeck-Siems und Lübeck-Herrenwyk, die mit den übrigen 380 kV-Leitungen in Mitteleuropa nur über 110 kV und 220 kV-Leitungen verbunden ist.

Versorgung und Betrieb von InselnetzenBearbeiten

KonstrukteBearbeiten

Häufig werden kleine Inselnetze und Inselanlagen mit Dieselgeneratoren betrieben. Oft wird die Elektrizität ausschließlich aus erneuerbaren Energien gewonnen. Es werden Kombinationen aus Biogasanlagen, Blockheizkraftwerken, Brennstoffzellen, Photovoltaikanlagen, Solarwechselrichtern, kleinen Wasserkraftwerken und Windkraftanlagen eingesetzt.

Innovative Geschäftsmodelle werden seit 2012 in Afrika umgesetzt. So bietet die Firma M-Kopa in Kenia, Uganda und Tansania Mini-Solaranlagen für einkommensschwache Haushalte an. Die 600.000 Kunden bezahlen in Kleinstbeträgen abhängig vom Verbrauch (Pay-per-use).[1][2]

Zudem sind in manche Inselnetze Akkumulatoren, Batterie-Speicherkraftwerke oder Schwungradspeicher integriert. Entlegene Orte profitieren, wenn kein Brennstoff herangeschafft werden muss.[3]

ProblemeBearbeiten

Mögliche Nachteile von Inselnetzen liegen in der verringerten Ausfallsicherheit, erhöhten Frequenz- und Spannungsschwankungen und den hohen Kosten für das Bereithalten von Stromreserven und Speicher. Letztere sind wichtiger, weil kein Energieaustausch zwischen Regionen mit unterschiedlichen Ressourcen und Verbräuchen stattfinden kann.

BeispielbetriebBearbeiten

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 zur Versorgung der Kraftwerke. Das System war ergänzt mit einem Batteriespeicher.[4] Die Wechselstrom-Frequenz 50 Hertz war stabiler als im Verbundsystem.

Inselnetz mit Hochspannungs-Gleichstrom-ÜbertragungBearbeiten

Auch Stromnetze, die mit einem größeren Stromnetz mittels Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragung (HGÜ) in Verbindung stehen, werden manchmal als Inselnetz bezeichnet. Ein Beispiel ist Gotland. Eine solche Verbindung ist bei großen Entfernungen oft die einzige technische Möglichkeit zum Stromanschluss. Eine solche Verbindung ermöglicht ggf. auch den Export von elektrischer Energie.

LiteraturBearbeiten

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

ReferenzenBearbeiten

  1. Handelsblatt: M-Kopa Solar bringt Afrika Licht und ist dabei umweltfreundlich, vom 22. Juni 2018, geladen am 24. November 2020
  2. Brand eins: Wir sind drin!, von 2018. geladen am 24. November 2020
  3. Mahmoud, Magdi S.: Microgrid: Advanced control methods and renewable energy system integration. Oxford 2017, ISBN 978-0-08-101262-8.
  4. Michael Görmann: Kein Stromausfall beim Stromausfall. In: Kieler Nachrichten 2. Dezember 2019, Seite 15.