Energieversorgungssicherheit in der Industrie

„Versorgungsengpässe kann sich ein so hochentwickelter Industriestandort wie Deutschland nicht leisten“, erklärt das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie auf seiner Website. Deshalb sei Versorgungssicherheit „eines der zentralen energiepolitischen Ziele“. Auch für diverse Technologie-Projekte der Regierung ist ein stabiles Netz elementar. Ein Beispiel: Industrie 4.0.  

„Zunehmend ziehen IT-basierte Steuer- und Regelsysteme in die Fabriken ein. Deren Vernetzung allerdings macht Anlagen nicht nur intelligenter, sondern auch empfindlicher. Wo alles miteinander verknüpft ist, muss die Stromversorgung jeder einzelnen Komponente gesichert sein. Denn Spannungs- und Frequenzschwankungen oder gar Stromausfälle sind Gift für PCs und speicherprogrammierbare Steuerungen. Mit welchen Technologien derartige Blackouts  verhindert werden können, erfahren Sie auf der Energy“, sagt Marc Siemering, Geschäftsbereichsleiter HANNOVER MESSE, Deutsche Messe AG.

Energiewende schafft neue Herausforderungen

Eine sinkende Qualität des deutschen Stromnetzes käme der „Vierten industriellen Revolution“ deshalb überhaupt nicht gelegen. Doch mit der Stromeinspeisung aus erneuerbaren Energien steigt das Risiko von Frequenzschwankungen, Spannungsspitzen und kurzen Blackouts. Laut dem System Average Interruption Duration Index (SAIDI) der Bundesnetzagentur nimmt die durchschnittliche Versorgungsunterbrechung je Netzverbraucher seit 2009 zu. 2012 erreichte der Wert rund 16 Minuten – Miniblackouts von unter drei Minuten gar nicht mitgerechnet. Um eine annähernd konstante Stromqualität zu garantieren, mussten die Netzbetreiber im Jahr 2013 doppelt so oft eingreifen wie vor der Energiewende.

Zwar stuft der Monitoring-Bericht der Bundesregierung vom Juli 2014 die Versorgungssicherheit als „sehr hoch“ ein. Noch immer habe Deutschland die zuverlässigsten Netze Europas. Und laut dem Europäischen Verbund der Übertragungsnetzbetreiber (ENTSO-E) ist auch Europas Elektrizitätsversorgung bis 2025 jederzeit gesichert. Doch es gibt sie, die Wackelmomente im Netz: Im Februar 2012 brachten niedrige Gasreserven das deutsche Stromnetz an den Rand des Zusammenbruchs. Laut Martin Iffert, Vorstandschef der Essener Aluminiumhütte Trimet, standen die Netze auch danach mindestens zweimal „kurz vor dem Kollaps“. Nach einem plötzlichen Abfall der Windenergie habe Trimet für je eine Stunde die Produktion herunterfahren müssen. Die Hütte verbraucht so viel Strom wie Dortmund, Bochum und Essen zusammen. Eine Abschaltung wirkt deshalb wie die Entlastung durch zwei Kraftwerke.

Derartige Notfall-Leistungen für die Netzstabilität werden Unternehmen vergütet. Ungeplante Ausfälle wie im März 2014, als ein kurzer Stromausfall bei VW in Wolfsburg die Produktion einiger hundert Autos verhinderte, gehen ins Geld. Nach Berechnungen des Hamburgischen WeltWirtschaftsInstituts (HWWI) könnte ein einstündiger flächendeckender Stromausfall Deutschland fast 600 Millionen Euro kosten.

Wer die Energiequalität misst, kann sie einfordern

„Durch die steigende Anzahl regenerativer Erzeuger und die abnehmende Anzahl netzstabilisierender Kraftwerke ist die Netzqualität in Gefahr“, stellt Andreas Kühn, Head of Product Management bei Jean Müller, fest. Das Unternehmen in Eltville produziert unter anderem sicherungsbehaftete Schaltgeräte, Gehäusetechnik und Energiedatenerfassungssysteme. Kühn: „Auch die Maßnahmen der Bundesnetzagentur zur Sicherstellung einer preisgünstigen und effizienten Versorgung, insbesondere die Anreizregulierung, können zur Kostenoptimierung der Verteilnetze auf einem niedrigeren Qualitätsniveau führen.“ Doch schlechte Netzqualität sei fatal. „Viele Maschinenausfälle, die nicht zuzuordnen sind, haben mit der Spannungsqualität zu tun“, erklärt Kühn.

Zwar legt die europäische Norm EN50160 die Versorgungsspannung am Verknüpfungspunkt des Kunden fest. Gerade Industrieverbraucher mit sensiblen Anlagen sollten die Netzqualität aber überwachen, rät Andreas Kühn. Nur so könnten sie dem Verteilnetzbetreiber „eine unzulässige Abweichung nachweisen und ihn zur Verantwortung ziehen“. Die Jean Müller GmbH hat zu diesem Zweck diverse Energiequalitätsmessgeräte im Programm: das hochgenaue EPPE CX, ein Schalttafeleinbaugerät mit einer Abtastrate von 200 kHz, sowie den mobilen Netzanalysator EPPE W8, der auch im Freien eingesetzt werden kann, etwa an Netzübergabepunkten.

Eine andere Schutzkomponente für Fertigungsstätten und große Gebäude sind Kompaktleistungsschalter. Allein Siemens verbaut davon weltweit mehr als 30 Millionen Stück pro Jahr. Bei Störungen wie Kurzschluss und Überlast schalten sie den Strom sicher ab und schützen so Leitungen, Geräte und Anlagen vor elektrisch verursachten Schäden und Ausfällen. Zunehmend erfassen die Schalter auch Energiedaten und schaffen so die Transparenz über Verbrauchswerte und Anlagenzustände, die für Industrie 4.0 nötig ist.

In vielen Betrieben herrscht Nachholbedarf

„Jede zentrale Steuer- und Überwachungselektronik muss eigentlich gegen Störungen des Netzes geschützt sein“, sagt Ulrich Borkers, Produktbereichsleiter Industriestromversorgung und USV der Bocholter Benning GmbH. Noch aber gebe es erstaunlich viele Firmen, die nicht vorsorgen. Benning gehört zu den namhaftesten Herstellern von Anlagen zur unterbrechungsfreien Stromversorgung (USV), die in zahlreichen Varianten auf der Energy 2015 vorgestellt werden. Auch innovative Systeme zum Energiemanagement und moderne Schaltanlagen zur Lastflusssteuerung sind auf der internationalen Energie-Leitmesse Energy zu finden, ebenso wie neuartige Pufferspeicher, Batteriesicherungen und Batterieschalter. USV-Batterien müssen nämlich selbst vor Kurzschluss geschützt werden, um Computer und Produktionsanlagen im Ernstfall aus der Klemme zu helfen.

Dass derartige Innovationen im Partnerland der HANNOVER MESSE 2015 auf Interesse stoßen, ist sicher. Denn häufige Netzausfälle bremsen die Dynamik der aufstrebenden Wirtschaftsmacht Indien. Ein ehrgeiziges Programm der Regierung zur Modernisierung der Energiesysteme und der Industrie soll das jetzt ändern.

HANNOVER MESSE – Get new technology first!

Die weltweit wichtigste Industriemesse wird vom 13. bis 17. April 2015 in Hannover ausgerichtet. Die HANNOVER MESSE 2015 vereint zehn Leitmessen an einem Ort: Industrial Automation, Motion, Drive & Automation (MDA), Energy, Wind, MobiliTec, Digital Factory, ComVac, Industrial Supply, SurfaceTechnology und Research & Technology. Die fünf zentralen Themen der HANNOVER MESSE 2015 sind Industrieautomation und IT, Antriebs- und Fluidtechnik, Energie- und Umwelttechnologien, Industrielle Zulieferung, Produktionstechnologien und Dienstleistungen sowie Forschung und Entwicklung. Indien ist das Partnerland der HANNOVER MESSE 2015.