Sie müssen die zu erwartende Maximalleistung vorhalten, dürfen aber nur soviel Energie erzeugen, wie gerade von den Kundenanlagen gebraucht wird. Mit den konventionellen "Alten Kraftwerken", mit deren sicher verfügbaren Antriebstechniken, war das kein Problem. Doch diese Balance wird seit 20 Jahren zunehmend empfindlich gestört durch unstete, nicht steuerbare Stromerzeuger, wie Windkraftanlagen, Photovoltaik und tausende dezentrale Minikraftwerke.1

Mit deren Generatorleistung, derzeit schon über 20% von den 75 Mio.kW Höchstleistung für die Stromversorgung, könnten sie mittlerweile gut ein Viertel (1/4) der Stromerzeugung leisten.
Nur: Deren Antriebsenergie ist so unzuverlässig, daß es kaum für ein Zwanzigstel (1/20), ca. 4%, reicht.

Dabei schwankt deren Erzeugungsleistung laufend zwischen 0% und 100%, je nach Wind und Sonne, bzw. Wärmebedarf (KWK). Bei geringer Netzbelastung und besten Witterungsbedingungen werden dennoch bis über 50% Spitzen-Einspeiseleistung von den ERNEUERBAREN erreicht.

Zum unbekannten Verhalten der Stromkunden müssen die konventionellen Kraftwerke zusätzlich diese nicht planbare, irrsinnige Zufalls-Stromeinspeisung der ERNEUERBAREN ausgleichen.

Steigt deren Erzeugungsleistung, muß in gleicher Größe die konventionelle Stromerzeugung gedrosselt werden, mitunter sogar Laufwasserkraftwerke (!). Dreht der Wind, oder wird er langsamer, geht die Erzeugungsleistung der WKA schnell gegen Null und muß augenblicklich von den konventionellen Kraftwerken ausgeglichen werden. Ähnlich bei Photovoltaik, wenn Wolken die Module beschatten.  Tatsächlich muß die gleich große, zuverlässige Kraftwerksleistung wie die der ERNEUERBAREN permanent betriebsbereit sein.

So ist auch zu verstehen, daß insbesondere Wind- und Sonnenenergie keine Reduzierung der "alten Kraftwerkstechnik" oder "Dinosauriertechnik" ermöglicht, auch keine Energieeinsparung.2

Konventionelle Kraftwerke müssen sogar zusätzlich aufgrund des Ausbaus der ERNEUERBAREN gebaut werden (Kohle, Gas, Braunkohle - Kernenergie natürlich in den Nachbarländern).

Wind- und Sonnenkraftwerke und alle DEZENTRALEN mit Asynchrongeneratoren oder Wechselrichter haben nur dann ihren Öko-Vorteil, wenn diese nicht in das öffentliche Stromversorgungsnetz einspeisen, sondern Ökostromkunden direkt beliefern. Denn hier irrt die Politik, und die Fachverbände der Elektrotechnik ignorieren dies sträflich:

Die unterschiedlichen Wechselstromtypen der ERNEUERBAREN sind sowohl unverträglich zueinander, als auch ganz besonders zur klassischen Stromversorgungstechnik mit Synchrongeneratoren.

Denn:

• Asynchrongegeratoren von WKA und anderen dezentralen Stromerzeugern liefern Wechselstrom mit Frequenzen ca. 1,5% höher als die der Netzfrequenz. 
  Das bedeutet, alle ca. 1 1/3 Sekunden ist deren Frequenz um eine Sinusschwingung schneller als die Netzfrequenz mit 50 Hz.
  
• Gleichstromerzeuger mit Wechselrichter hingegen liefern Wechselstrom mit verformter Sinuslinie.
  
• Beide Wechselstromtypen sind disharmonisch sowohl untereinander, als auch zum Wechselstrom der "Alten Kraftwerke".

Nur Synchrongeneratoren erzeugen Wechselstrom mit harmonischer Sinusschwingung und übereinstimmender Frequenz, weshalb deren Einspeisungen sich im Netz zur augenblicklichen Gesamtenergie addieren, als wäre diese von einem einzigen Riesengenerator erzeugt.

Im Gegensatz dazu werden jetzt drei disharmonische Wechselstromtypen im Netz zur Addition gezwungen. Dazu ist wichtig zu wissen:

Die Addition dieser Energien erfolgt geometrisch, d.h. mathematisch über den Flächeninhalt der Sinushalbwellen.

• Verzerrungen der Sinushalbwellen mindern die Leistung,
• die Energieverluste wandeln sich in Oberschwingungen.

Hierbei handelt es sich um ganzzahlige Vielfache der 50 Hz-Netzfrequenz. Je höher Oberschwingungs-Frequenzen und je größer deren Energieinhalt (Amplitude), desto sicherer bilden sich sporadisch elektrische Resonanzen (Schwingkreise mit hohem Zerstörungspotential) im Versorgungsnetz und in Geräten - eben gerade dort, wo augenblicklich die Bedingungen übereinstimmen: Größe einer Kapazität und einer Induktivität, dem Leitungswiderstand dazwischen, Frequenz und Amplitude der Oberschwingung.

Einmal angestoßen, entsteht auf der Strecke zwischen Kapazität und Induktivität in Sekundenbruchteilen sehr hohe Spannung (Kurzschluß) oder Stromstärke (Durchschmelzen an der schwächsten Stelle), ähnlich wie Blitzentladungen bei Gewittern - weder voraussehbar noch zu verhindern und leider auch nicht rekonstruierbar.
(Zwie Beispiele "mysteriöser" = unerklärlicher Stromversorgungs-Ausfälle)
("Netzverhalten" von Asynchrongeneratoren und Wechselrichter bei Einspeisung ins Stromnetz)
Den Energiefachleuten beim VDE und VDEW und den Kraftwerkstechnikern  ist das bekannt.

Das ERNEUERBARE-ENERGIEN-GESETZ ist nicht konform zu elementaren elektrotechnischen Gesetzen und das STROMEINSPEISEGESETZ begünstigt zudem skrupellose Geschäftemacher. Deren wichtigste Geschäftsgrundlage ist die allgemeine Unwissenheit über die Stromversorgungstechnik.

Mit folgendem ‚Gleichnis' will ich die Problematik der ERNEUERBARENENERGIEN und dem "Stromeinspeisegesetz"3 verdeutlichen: "Selberfliegen", das ist sicher einleuchtend, wird dem Menschen nie möglich sein. Genausowenig können Wind und Sonne4 einen sinnvollen Beitrag für sichere und zuverlässige Stromerzeugung leisten.

Zum Vergleich: Jeder Asynchronmotor (Vorteil: Einfachste Bauweise, billig, kein Regelungsaufwand) hat einen "negativen Schlupf" um das erforderliche Drehmoment zu erzeugen (Beispiel Kreissäge). Bei Leerlauf hat der Läufer fast Synchrondrehzahl, erst mit zunehmender Belastung sinkt diese entsprechend, eben dem "Schlupf".

• Die augenblickliche Drehzahl ergibt sich immer durch die Balance mit der augenblicklichen Belastung.

• Konstante Drehzahl ergibt sich nur bei konstanter Last und konstanter Spannung.

Genauso verhält sich auch der Läufer von Asynchrongeneratoren (gleiche Bauweise wie Asynchronmotor). Sowohl beim Asynchronmotor als auch beim Asynchrongenerator gibt der Hersteller nur die Drehzahl an, die sich bei Nennlast einstellt. Z.B. Typenschildangabe des Generators an der provisorisch genutzten Linach-Talsperre: Typ ASO250M4, Nennleistung 175 kW, Nennspannung 420 V, Nenndrehzahl 1512 U/Min (0,8% höher als die Synchrondrehzahl). Klartext: Asynchrongenerator, Wellenhöhe 250 mm, vierpolige Ständerwicklung.

• Um die Energie von 175 kW in ein Netz mit 400 V zu schieben muß der Läufer 1512 U/min machen, damit das erforderliche Spannungspotential von 420 V (5% höher als die Netztspannung mit 400 V) erreicht wird.
  
• Bei nicht konstanter Antriebsleistung und abweichender Spannung am Einspeisepunkt ändert sich auch die Läuferdrehzahl. Denn wie beim Asynchronchronmotor ergibt sich auch beim Asynchrongenerator eine Balance der Augenblickswerte.

Da nun der Läufer bei jeder Umdrehung eine Sinusschwingung in einer zweipoligen Ständerwicklung erzeugt, zwei Sinusschwingungen in einer vierpoligen usw., muß am Einspeisepunkt einiges passieren: Ausgehend von einem Zeitpunkt Null mit augenblicklich übereinstimmender Phasenlage der Sinusschwingungen für 0,02 Sekunden, für einen Synchrongenerator mit 1,5% "positvem Schlupf" und der Netzfrequenz, entsteht nach 1/3 Sekunden eine Phasenverschiebung um 90°, weil der AsynchronLäufer bereits eine viertel Umdrehung weiter ist, als ein SynchronLäufer. Nach 2/3 Sekunden ist der AsynchronLäufer eine halbe Umdrehung weiter und die Phasenverschiebung beträgt 180°. Nach 1 Sek. ist der AsynchronLäufer um eine dreiviertel Umdrehung weiter, die Phasenverschiebung beträgt jetzt 270°. Erst nach 1 1/3 Sek. besteht wieder Übereinstimmung der Phasenlage für 0,02 Sekunden. Und so setzt sich das fort. Bei 90° Phasenverschiebung hat die asynchrone Sinusschwingung ihren Nulldurchgang von der positiven Halbwelle zur negativen genau in der Amplitude der positiven Halbwelle der Netzfrequenz und umgekehrt bei der folgenden negativen Halbwelle der Netzfrequenz. Für diese 0,02 Sekunden ist die Addition der Asynchroneinspeisung = Null. Das Gleiche gilt bei 270° Phasenverschiebung. Für die Verbraucher am Netz ist dieser Augenblickswert der Asynchroneinspeisung nicht wirksam, verloren ist sie aber auch nicht.

Was passiert also in diesem Augenblick mit der Asynchroneinspeisung?
Meine Antwort: Zum Teil wird sie in Wärme umgewandelt und zum Teil in Oberschwingungen. Verlustwärme entsteht umso mehr, als durch Korrekturmaßnahmen diese Einspeisung dem "Netz folgen soll". Die geometrische Addition des Energieinhalts der 50 Hz-Sinushalbwelle mit der halben Plus- und MinusHalbwelle der Asynchroneinspeisung ergibt eine Verformung der Sinusschwingung im Netz (ich arbeite noch an der zeichnerische Darstellung).

Und was passiert bei 180° Phasenverschiebung?
In diesem Augenblick ist die Minushalbwelle der Asynchroneinspeisung zeitgleich mit der Plushalbwelle der Netzfrequenz und die folgende asynchrone Plushalbwelle mit der Minushalbwelle vom Netz. In der Addition ist jetzt die asynchrone Einspeisung 100% Belastung am Netz. Und so setzt sich das fort mit laufender Veränderung von Sinusschwingung zu Sinusschwingung.

Es ist aber noch schlimmer:
Genauso wie Asynchronmotere haben auch Asynchrongeneratoren unterschiedlichen "Schlupf", je nach Hersteller und Bauart. Außerdem haben alle deren Einspeisepunkte andere Spannungspotentiale, die zudem fortwährend schwanken, je nach Netzkonfiguration und Netzbelastung. Es ist zu erkennen, daß kein Asynchrongenerator genau synchron läuft zu irgend einem anderen und schon gar nicht zur Netzfrequenz.

Trotzdem muß man davon ausgehen, daß immer wieder im Sekundenbereich nahezu Synchronlauf aller Asynchrongeneratoren zustande kommt - eben wie in einem Chaossystem. Kommt das während geringer Netzbelastung zustande (Sommerwochenende, in der Nacht vom Samstag zum Sonntag), können bei guten Wetterbedingungen die ERNEUERBAREN bereits über 50% der augenblicklichen Leistung erbringen. Mit etwas Vorstellungsvermögen kann man sich leicht ausmalen, wieviel Energie in solch einem Augenblick in Oberschwingungen umgewandelt wird.

Die Ausbreitung erfolgt annähernd mit Lichtgeschwindigkeit im europäischen Verbundnetz über alle Ländergrenzen hinweg. Im einfachsten Fall werden sie in Wärmeenergie umgewandelt.

• Höchst gefährlich sind jedoch elektrische Resonanzen, die unter solchen Bedingungen überall sporadisch angestoßen werden können - wo eben gerade die Bedingungen übereinstimmen von Induktivität, Kapazität, Leitungsstrecke, Frequenz der Oberschwingung und deren Energieinhalt.
  
• Einmal angestoßen ist die zerstörerische Wirkung nicht mehr aufzuhalten, wie Spannungsüberschlag mit Kurzschluß (Parallelresonanz) oder Durchschmelzen an der schwächsten Stelle durch blitzartigen Stromanstieg (Reihenresonanz).

Wechselrichter
Darüber hinaus gibt es ja noch Gleichstrom von ERNEUERBAREN, der erst zu Wechselstrom gemacht werden muß. Das tun Wechselrichter die von der Netzfrequenz getaktet werden.

• Damit ist deren Wechselspannung wohl synchron zur Netzfrequenz, aber nicht mit sinusförmigen Verlauf.
  
• Im Netz wird diese unsaubere Einspeisung von der synchronen Sinusschwingung "geformt", allerdings nicht ohne Energieverluste in Form von Wärme und Oberschwingungen.
  
• Die Wechselrichter beanspruchen für die Energiewandlung locker 5 - 10% der so umweltschonend erzeugten Elektroenergie.

Um Mißverständnisse zu vermeiden:
Asynchrongeneratoren werden auch in tausenden kleinen Wasserkraftwerken eingesetzt (siehe Beispiel oben: Linachtalsperre). Hier wurde der alte Synchrongenerator verschrottet, weil der neue Asynchrongenerator billiger war als die Reparatur des alten Synchrongenerators. Natürlich in Absprache und Planung mit dem zuständigen Netzbetreiber Badenova.
Gleichstromerzeuger sind außer Photovoltaik auch ein Großteil der WKA und Brennstoffzellen.

Theodor O. Blum, Münstertal