Blindleistung

In der vergangenen Woche wurde eine MSCDN-Anlage im Umspannwerk Schwandorf in Betrieb genommen. Solche Anlagen sind ein wichtiges Hilfsmittel, um die Spannung in den Transportleitungen stabil zu halten: die Blindleistung. Die Blindleistung geht in der Elektrotechnik mit der Wirk- sowie der Scheinleistung einher. Die Wirkleistung entspricht der tatsächlich verbrauchten Energie/Leistung. Die Scheinleistung entsteht aus der Wirk- und der Blindleistung. Bildlich gesprochen, können wir uns das als ein Glas Bier vorstellen. Wenn die Scheinleistung das gesamte Glas darstellt, so stellt die Wirkleistung das goldene Bier und die Blindleistung die beim Eingießen entstehende Schaumkrone dar. Eine große Schaumkrone ist bei den meisten unbeliebt, gehört durch das Eingießen eines frischen Bieres aber dazu. Ähnliches gilt auch für die Blindleistung. Aber warum?

Was ist die Blindleistung?

Damit Strom durch eine Leitung fließen kann, muss diese stetig unter Spannung stehen. Die Blindleistung sorgt dafür, dass die Spannung immer gleichbleibt. Hierfür wird circa 50-mal pro Sekunde ein magnetisches und ein elektrisches Feld auf- und abgebaut. Die dafür benötigte Leistung verbleibt im Netz und wird als Blindleistung bezeichnet.

„Unbeliebt“ ist sie deshalb, weil sie das Netz zusätzlich belasten kann und sich nicht in Energie/Leistung umwandeln lässt. Die Blindleistung wird jedoch benötigt, um Spannung aufzubauen und ist physikalisch notwendig, damit überhaupt Wirkleistung im Wechselstrom System übertragen wird.

Wie funktioniert der Transport?

Auch im Ostbayernring müssen die Stromleitungen permanent unter Spannung stehen. Dies wird garantiert, indem TenneT ein funktionsfähiges Übertragungsnetz zur Verfügung stellt. Wenn in einem Stromnetz – beispielsweise zwischen Kraftwerk und VerbraucherIn – elektrische Energie über Wechselstrom transportiert wird, tritt eine Blindleistung auf. Die Blindleistung kommt deshalb zustande, weil elektrische Energie von manchen Elektrogeräten nicht in Form von Wärme oder Bewegungsenergie abgegeben, sondern kurzzeitig gespeichert und ins Netz zurückgespeist wird und so zwischen Erzeuger und Verbraucher pendelt. Auf diese Weise geht beim Stromtransport ein kleiner Anteil an Leistung verloren. Diese Übertragungsverluste belaufen sich in Deutschland auf etwa sechs Prozent.

Blindleistung und Wirkleistung

Die Blindleistung ist mit einer Phasenverschiebung zwischen Stromstärke und Spannung verbunden. Denn die im Netz verwendeten Transformatoren rufen einerseits einen sogenannten „induktiven Anteil“ bei dem Verbraucher hervor. Das bedeutet, dass der Strom etwas später fließt als die eigentliche Spannung anliegt. Hat der Verbraucher andererseits einen durch Kompensatoren hervorgerufenen „kapazitiven Anteil“, so baut sich die Spannung erst auf, nachdem bereits Strom fließt.

Wenn der Verbraucher weder einen induktiven noch kapazitiven Anteil hat, sind Spannung und Strom stets „in Phase“. Sofern keine dieser Verschiebungen besteht, ergibt sich aus der Multiplikation von Spannung und Strom die Wirkleistung. Die Wichtigkeit der Blindleistung besteht darin, die Spannung stets gleich zu erhalten, damit nicht zu starke Schwankungen entstehen.

Wieso belastet dann die Blindleistung das Netz?

Mit zunehmender Blindleistung im Stromnetz steigt die Spannung. Geräte, die an das Stromnetz angeschlossen sind, können so beschädigt werden. Wird hingegen zu wenig Strom erzeugt, sinkt die Spannung stark und die elektrischen sowie magnetischen Felder fallen in sich zusammen. Infolgedessen kann der Strom nicht mehr transportiert werden und zuhause geht beispielsweise die Lampe aus. Grundsätzlich müssen die Netze so dimensioniert werden, dass sie neben der Wirkleistung auch die pendelnde Blindleistung transportieren können. Ebendiesen Transport gewährleisten die Leitungen des Ostbayernrings.

Für Erzeuger erneuerbarer Energien kann der Transport zu Herausforderungen führen, da die Technologien wie Windkraftanlagen unregelmäßig ins Netz einspeisen und dieses somit belasten. Die Aufgabe TenneTs besteht also darin, die Blindleistung auf dem richtigen Niveau zu halten. Eine Möglichkeit, die Netzbelastung auszugleichen, ist die Netzsteuerung. An ausgewählten Stellen des Netzes setzt TenneT Kompensationsanlagen in Form von Phasenschiebern, Spulen oder Kondensatoren ein. Je nach Bedarf kann so Blindleistung erzeugt oder verbraucht werden, um unerwünschte Spannungsschwankungen zu verhindern.