Rasterdiagramm zur Darstellung des Verlaufes der Netzfrequenz über einen langen Zeitraum:
Rasterdiagramm zur Netzfrequenz Juni 2011 bis Dezember 2014 (Quelle: Netzfrequenz.info)
Wirklich neues lässt sich im Vergleich zu den letzten Bildern nicht feststellen, deswegen lasse ich das hier mal relativ unkommentiert stehen.
Bereits vor ein paar Tagen habe ich die höchsten Abweichungen herausgesucht, die in den letzten 3,5 Jahren in der Netzfrequenz aufgetreten sind. Dort war bereits zu erkennen, dass die maximalen Abweichungen nach oben und nach unten im Laufe der Zeit etwas geringer geworden sind. Um das etwas genauer zu untersuchen, wurden jetzt die Abweichungen nicht monatsweise, sondern pro Kalenderwoche genommen:
Wöchentliche maximale Abweichungen der Netzfrequenz (Quelle: Netzfrequenz.info)
Auch hier lässt sich erkennen, dass die Frequenzen im Laufe der letzten Jahren immer weniger Abweichungen nach oben und nach unten aufweisen. Ein Muster nach Jahreszeit oder ähnlichem lässt sich hier nicht feststellen.
Anstatt nur die unteren und oberen Grenzen der Frequenz zu betrachtem, ist auch die Standardabweichung interessant. Sie gibt an, um welchen Wert die Frequenz durchschnittlich um ihren Sollwert von 50Hz schwankt (für eine genauere bzw. korrekte mathematische Erklärung empfehle ich den Wikipedia-Artikel zur Standardabweichung).
Standardabweichung Netzfrequenz je Kalenderwoche (Quelle: Netzfrequenz.info)
Auch die Standardabweichung ist im Laufe der Zeit geringer geworden. Das heisst, dass die Netzfrequenz weniger um ihren Sollwert von 50Hz schwankt. Deutlich zu erkennen ist ausserdem, dass die Schwankungen in der Wintermonaten stärker sind als im Sommer.
Obwohl ich fast dauernd auf eine Netzfrequenzanzeige gucke, bin ich doch immer wieder überrascht, wenn die Frequenz (besonders in den Abenstunden zu den Stundenwechseln) sogar knapp unter 49,9Hz fällt. Auch gestern Abend lief die Kurve wieder aus dem unterem Bildschirmrand raus:
Netzfrequenz am 07. Januar 2015 am Abend (Quelle: Netzfrequenz.info)
Starke Schwankungen zu den Stundenwechseln sind normal und durch den Stromhandel und den damit verbunden notwendigen Netzumschaltungen bedingt. Diese Schwankungen sind je nach Jahreszeit zu verschiedenen Zeiten zu beobachten. Jetzt im Winter besonders ab 20:00 Uhr. Mal sind sie stärker und mal schwächer. Was genau der Grund für die unterschiedlichen Ausprägungen ist, ist mir noch nicht ganz klar.
Bereits vor einigen Tagen haben ich die Netzfrequenz über die Weihnachtsfeiertage zum Download angeboten. Wie dort bereits versprochen, gibt es jetzt auch eine Analyse, was die Daten überhaupt zu bedeuten haben und was man daraus ablesen kann.
Die Netzfrequenz beträgt in unserem Stromnetz 50Hz und schwankt leicht, je nachdem, wie gut Stromerzeugung und -Verbrauch miteinander abgestimmt sind. Strom kann nicht in den Netzen gespeichert werden und muss genau zu dem Zeitpunkt erzeugt werden, zu dem er gebraucht wird. Wird mehr verbraucht als erzeugt, so liegt die Frequenz leicht unter 50Hz. Liegt die Frequenz dagegen höher als 50Hz, so ist das ein Zeichen für eine Übererzeugung (oder je nach Definition für einen Unterverbrauch). Derartige Schwankungen sind völlig normal und für eine funktionierende Regelung auch notwendig, solange sich die Netzfrequenzabweichungen in einem bestimmten Rahmen bewegen. Bild 1 zeigt den durchschnittlichen Verlauf der Netzfrequenz zusammengefasst über mehrere Tage einer Dezemberwoche mit ihren Min- und Max-Werten. Es ist zu erkennen, dass die Netzfrequenz jeden Tag einen ähnlichen Verlauf hat.
[Bild 1] Durchschnittlicher Verlauf der Netzfrequenz zusammengefasst über mehrere Tage einer Dezemberwoche mit Min- und Max-Werten (Quelle: Netzfrequenz.info)
Die Energieversorger überlassen die Höhe der Stromproduktion nicht dem Zufall, sondern sie planen bereits im Vorraus. Diese Planungen sind meistens ziemlich gut zutreffend, da sich das Verhalten der Bevölkerung und der Industrie jeden Tag ähnlich sind und somit auch die Art und Weise des Energieverbrauchs jeden Tag auf’s Neue wiederholt. Verändernde Parameter sind hauptsächlich das Wetter (für die Höhe der Einspeisung aus Wind-/Solarenergie). Weitere zu berücksichtigende Faktoren wären noch die Verfügbarkeit von (konventionellen) Kraftwerken, Leitungskapazitäten und natürlich auch die Jahreszeit. Diese Dinge sollen aber in diesem Beitrag nicht berücksichtigt werden, hier geht es in erster Linie um das Verhalten der Menschen während der Weihnachtsfeiertage.
Die Industrie ist in Deutschland der größte Stromverbraucher. Selbst an Feiertagen wird hier zwar noch viel Strom verbraucht, aber doch um einiges weniger als an normalen Arbeitstagen, da ein Großteil der Arbeitnehmer zu Hause bleibt. „Normale“ Feiertage sind aus verbrauchstechnischer Sicht eher wie ein Sonntag zu betrachten. Etwas anders sieht es hier aber an den Weihnachtsfeiertagen aus.
Während „normale“ Feiertage eher wie ein Sonntag betrachtet werden können, sieht das Weichnachten etwas anders aus. Hier gibt es den ersten und zweiten Weihnachtstag als „echte“ Feiertage und dann noch den Heiligabend, der offiziell eigentlich kein Feiertag ist. Diese 3 Tage folgen aufeinander – und auch in den Tagen davor und danach haben viele frei (Brückentage, Betriebsferien). Diese Tage sind auch nicht mit einem „normalen“ Sonntag oder anderem Feiertag vergleichbar, das Verhalten der Bevölkerung weicht von anderen Tagen ab. Es ist zwar jedes Jahr relativ gleich, aber auch hier gibt es von Jahr zu Jahr wieder leichte Unterschiede. Je nachdem, auf was für Wochentage Weihnachten fällt oder wie z.B. das Wetter ist.
Bild 2 zeigt die (jeweils einen Tag vorher) von den Energieerzeugern eingeplante Last im Stromnetz und die Tatsächliche. Zum Vergleich gibt es noch die Daten der Vorwoche.
[Bild 2] Geplante und tatsächliche Last Weihnachten 2014 mit Vergleich zur Vorwoche (Datenquelle: entsoe.net / Darstellung: Netzfrequenz.info)
Netzfrequenz Weihnachten 2014
Wie versprochen hier der Download der Daten zur Netzfrequenz von den Weihnachtsfeiertagen:
CSV-Datei Netzfrequenzdaten Weihnachten 2014
Die Daten sind unbearbeitete Rohdaten meines Zweitmessgerätes. Das Messgerät gibt etwas zu häufig Werte aus, deswegen sind einige doppelt und die Datei hat etwas über 5.000 Werte zu viel. Die Zeitstempel stimmen aber, so kann dann jeder selber die überschüssigen Werte herausfiltern.
Da ich unterwegs bin, kann ich die Daten jetzt nicht besser aufarbeiten. Leider wird aus dem Grund auch die Auswertung und Analyse noch etwas auf sich warten lassen.
Ich wünsche allen frohe Weihnachten!
Heiligabend und am 1. Weihnachtstag gab es keine größeren Auffälligkeiten in der Netzfrequenz zu beobachten. Zumindest auf den ersten Blick gab es zwar ein paar Ausschläge, aber Schwankungen in der Netzfrequenz sind normal und kommen dauernd vor.
Am 24.12.2014 fallen lediglich die Aussreisser um 7:00 Uhr und um 16:00 Uhr in’s Auge:
Netzfrequenz am 24. Dezember 2014
Am 1. Weihnachtstag gibt es auch keine größeren Auffälligkeiten (Zwischen 10:00-11:00 Uhr fehlen hier ein paar Daten). Man könnte in die Kurve hineininterpretieren, dass die Last morgens geringer als erwartet war, Kraftwerke abgeschaltet wurden und dann zwischendurch doch etwas mehr verbraucht wurde, als der Tag am Anfang vermuten liess:
Netzfrequenz am 25. Dezember 2014
So viel erstmal nur auf die Schnelle zu den Daten. Ich werde sie mir die nächsten Tag noch einmal genauer ansehen und dann auch zum Download bereitstellen.
Wie schon in den letzten Jahren, werden sicherlich auch zu diesem Weihnachten wieder starke Schwankungen in der Netzfrequenz zu beobachten sein. Die Netzfrequenz ist ein Indikator, wie gut Erzeugung und Last aufeinander abgestimmt stimmt. Wird mehr Strom erzeugt als verbraucht, so steigt die Frequenz. Ist die Stromabnahme größer als die Produktion, dann sinkt sie. Die Industrie sagt schon vorher vorraus, wie viel Strom sie verbraucht. Da ein Abweichen von dieser Vorhersage aber mit hohen Kosten verbunden sein kann, hält die Industrie ihren Fahrplan relativ gut ein. Der Verbrauch der „normalen“ Haushalte kann gut prognostiziert werden, da es sich von Tag zu Tag ähnelt (siehe auch Standardlastprofile bei Wikipedia).
Die Weihnachtszeit ist für die Energieversorger nicht ganz so einfach. Zum einen arbeitet kaum jemand – der Verbrauch der Industrie ist also geringer als an anderen Tagen – und zum anderen ist auch das Verhalten der Bevölkerung ein völlig anderes. Deswegen sind Prognosen schwieriger, da es nicht viele vergleichbare Tage gibt.
2012 ist die Netzfrequenz in den Abendstunden fast bis auf 50,15Hz gestiegen, das ist so mit der höchste Wert, den ich seit Beginn der Messung aufgezeichnet habe. Hier scheinen alle bei Kerzenschein gesungen zu haben und es wurde kaum Strom verbraucht. 😉
2013 waren die Schwankungen in der Netzfrequenz auch relativ stark, wobei sie sich hier eher im normalen Bereich bewegt hat.
Ich wünsche allen Lesern ein besinnliches Fest!
Falls sich doch lieber jemand mit der Netzfrequenz als mit der Familie beschäftigen möchte, empfehle ich für die Beobachtung der Netzfrequenz den Verlauf über 1 Stunde. 😉
Nachtrag: Auch Thorsten Zoerner vom blog.stromhaltig.de beschäftigt sich mit der sogenannten Gänsebratenspitze zu Weihnachten.
Nachtrag 2: Herbert Saurugg hat mich darauf hingewiesen, dass über die Weihnachtsfeiertage eine hohe Windeinspeisung erwartet wird und auch einen Beitrag über die Situation zu Weihnachten geschrieben.
Dazu habe ich gerade einmal die Daten aus dem letzten Jahr angeguckt. Die Prognosen der Energieversorger lagen ganz ordentlich über dem dann tatsächlichen Verbrauch. Allerdings gab es auch im Vorjahr zu Weihnachten eine ganz ordentliche Menge an Windenergie. Die Situation wird für die Planer der Versorgungsunternehmen also nicht völlig neu sein. Trotzdem bleibt es spannend, in meinen Augen sogar spannender als die bevorstehende Sonnenfinsternis.
Ich werde nach den Feiertagen wieder die Netzfrequenzen zum Download anbieten, damit jeder in Ruhe mit seiner Familie Weihnachten feiern und sich hinterher die Netzfrequenzen angucken kann. 😉
Verlauf der Netzfrequenz von Juni 2011 bis Oktober2014
Dieses Mal sieht die Grafik zum Verlauf der Netzfrequenz leicht anders aus als früher. Nach dem Update meines Macs auf Yosemite lief meine gute alte Matlab-Version nicht mehr und ich musste auf die aktuelle R2014b updaten (wobei ich mich schon etwas wundere, dass ich bisher nicht das Bedürfnis nach einem Update hatte, das entspricht eigentlich so gar nicht meiner Natur 😉 ). Mit der neuesten Version scheint Matlab (zumindest in der Mac-Version) Probleme mit der Anzeige der Datenmenge zu haben. Weiterlesen
Die HTW Berlin hat in einer sehr schönen und auch anschaulichen Studie den Einfluss der Sonnenfinsternis im März 2015 auf die Solarstromerzeugung in Deutschland untersucht. Unter pvspeicher.htw-berlin.de/sonnenfinsternis/ stehen die Studie und ein kurzes Video zur Verfügung.
Auch hier unter Netzfrequenz.info hatte ich mich schon kurz mit der Sonnenfinsternis beschäftigt. Die Studie ist natürlich wesentlich ausführlicher und berücksichtigt auch die Standortverteilung, verschiedene Bewölkungsszenarien und weitere Einflüsse. Aber auch hier wird Entwarnung gegeben. Da die Sonnenfinsternis lange im Vorraus bekannt ist, können die Auswirkungen gut geplant werden und aus technischer Sicht gibt es keinen Grund für eine Blackout-Gefahr.
Es steht ein Update des Servers an. Ein genauer Termin für die Umstellung steht noch nicht fest. Es kann aber in den nächsten Tagen zu einer eingeschränkten Erreichbarkeit kommen.
Wer das hier lesen kann, befindet sich auf dem neuen Server. 😉