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Schwarzstart

Definition: das Anfahren eines Kraftwerks ohne Unterstützung durch das Stromnetz

Englisch: black start

Kategorie: elektrische Energie

Autor:

Wie man zitiert; zusätzliche Literatur vorschlagen

Ursprüngliche Erstellung: 16.12.2012; letzte Änderung: 14.03.2020

Für das Anfahren eines Kraftwerks (vor allem eines Wärmekraftwerks) werden oft erhebliche Mengen elektrischer Energie benötigt, da interne Anlagen einen hohen Eigenbedarf verursachen. Bei vielen Kraftwerken wird diese Energie dem Stromnetz entnommen. Erst wenn das Kraftwerk hochgefahren ist, kann es dann wieder Energie einspeisen und natürlich auch seinen Eigenbedarf decken.

Nach einem flächendeckenden Stromausfall ist es natürlich nicht möglich, ein solches Kraftwerk mit Hilfe von Energie aus dem Stromnetz anzufahren. Das Hochfahren ist dann nur möglich für Kraftwerke, die für einen solchen Schwarzstart geeignet sind, das heißt weder Wirk- noch Blindleistung aus dem Netz benötigen. Sie können verwendet werden, um nach einem Stromausfall die Versorgung wiederherzustellen. Wenn sie laufen, können sie den Start anderer, nicht schwarzstartfähiger Kraftwerke unterstützen.

Im Einzelnen gehört zu einem Schwarzstart zunächst, dass das Kraftwerk aus eigener Kraft gestartet wird. Es muss dann in eine Haltephase übergeben, in der es nur den Eigenbedarf deckt und zur Synchronisation mit dem Stromnetz bereit ist. Die Synchronisation erfolgt auf Veranlassung des Übertragungsnetzbetreibers – unter Umständen erst einige Zeit nach dem Start, wenn andere Komponenten des Stromnetzes vorbereitet sind. Nach der Synchronisation kann nicht unbedingt sofort die volle Leistung eingespeist werden, da Verbraucher stufenweise wieder zugeschaltet werden müssen. Das Kraftwerk muss also recht flexibel auf die Situation reagieren können.

Manche schwarzstartfähige Kraftwerke haben auch die Fähigkeit zum Inselbetrieb. Dies bedeutet, dass das Kraftwerk ein unabhängiges Inselnetz über längere Zeit stabil betreiben kann. Hierzu muss es auch die Frequenzregelung und Spannungshaltung allein bewältigen können und die nötige Blindleistung liefern.

Natürlich setzt die Schwarzstartfähigkeit auch voraus, dass das Kraftwerk über Einrichtungen für die Kommunikation mit dem Übertragungsnetzbetreiber verfügen, die auch bei Stromausfall noch funktionieren.

In der Regel schwarzstartfähig sind Wasserkraftwerke, Druckluftspeicherkraftwerke und Gasturbinenkraftwerke. Die geringen Energiemengen, die ihre Aggregate zum Start benötigen, lassen sich leicht lokal bereitstellen, z. B. aus Akkumulatoren.

Nicht schwarzstartfähig sind vor allem große Wärmekraftwerke, beispielsweise Kohlekraftwerke und Kernkraftwerke. Dies liegt daran, dass sie eine Reihe von Betriebsmitteln mit recht hohem Strombedarf enthalten, beispielsweise eine oder mehrere große Kühlwasserpumpen. Sie können allerdings schwarzstartfähig gemacht werden, indem man sie z. B. um einen Stromerzeuger mit Dieselmotor und/oder einer Gasturbine ergänzt, die wiederum mit Hilfe von wenig Energie aus Akkumulatoren gestartet werden können.

Es ist Aufgabe der Übertragungsnetzbetreiber, eine ausreichende Schwarzstartfähigkeit in ihrem Netz zu beschaffen und dafür zu sorgen (beispielsweise durch eine Koordination der Revisionsplanung), dass diese zu allen Zeiten erhalten bleibt. Sie koordinieren nach einem Stromausfall den Wiederaufbau der Versorgung, indem sie schwarzstartfähige Kraftwerke unter geeigneten Umständen zum Start veranlassen und Schritt für Schritt wieder Lasten zuschalten, wenn die verfügbare Leistung entsprechend ansteigt. Es erfolgen regelmäßige Tests der Schwarzstartfähigkeit einzelner Kraftwerke, z. B. einmal jährlich im Anschluss an Instandhaltungsarbeiten. Solche Tests werden von den Kraftwerksbetreibern unter Beobachtung durch die Übertragungsnetzbetreiber durchgeführt.

Fragen und Kommentare von Lesern

16.02.2017

Es wäre schön, auch eine Aussage zur Schwarzstartfähigkeit von Wind- und Solar-PV-Kraftwerken zu sehen.

Antwort vom Autor:

Theoretisch könnte man auch solche Kraftwerke schwarzstartfähig machen – genauso wie z. B. auch Blockheizkraftwerke –, aber das wäre wegen ihrer geringen Leistung vermutlich wenig praktikabel. Es ist zudem auch nicht nötig, da man auch zukünftig viel geeignetere Kraftwerke für diesen Zweck haben wird, z. B. Pumpspeicherkraftwerke.

08.04.2018

Sehr interessanter Artikel. Aber vielleicht sollte man noch mal sehr ausführlich erklären warum ein Wasserkraftwerk schwarzstartfähig ist und ein BraunkohleKraftwerk nicht.

In einem Braunkohlekraftwerk wird doch Kohle verbrannt, somit Wasser erhitzt und so Dampf erzeugt – dieser Dampf erzeugt die nötige mechanische Energie, um den Synchrongenerator anzutreiben. Die Menge an Dampf kann genau dosiert werden, genauso wie die Menge Wasser, welche ja in Wasserkraftwerken auch einen Generator antreibt.

Wieso sind also Braunkohlekraftwerke nicht schwarzstartfähig?

Liegt das evtl. nur daran, dass die Zeit für das Hochfahren der Dampfproduktion zu hoch ist?

Antwort vom Autor:

Große Wärmekraftwerke enthalten mehrere Komponenten, die bereits während des Starts benötigt werden – beispielsweise eine oder mehrere große Kühlwasserpumpen und die Abgasreinigungsanlage. Auf der anderen Seite dauert es einige Zeit, bis der schwere Generator auf Touren gebracht ist und wirklich Strom abgeben kann. In dieser Zeit braucht man Strom aus einer anderen Quelle – wobei z. B. Batterien hierfür kaum praktikabel sind, da man eine Menge davon bräuchte.

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