Gesicherte Energieversorgung - Grundlagen und Konzepte

Für die meisten ist es selbstverständlich, dass der Strom aus der Steckdose kommt. Auch zerbrechen sich nur die wenigsten den Kopf über die Verfügbarkeit und Sicherheit unserer Stromversorgung. Das hängt sicherlich auch damit zusammen, dass Ausfälle in unseren Breiten äußerst selten sind und wenn dann temporär und regional begrenzt. 
Das dies keine Selbstverständlichkeit ist habe ich das erste Mal 2012 auf einer dreiwöchigen Reise in Äthiopien erlebt. Aufgrund der Versorgungsknappheit werden abgelegenere Regionen jeweils ein paar Stunden versorgt, bevor die Energie in andere Regionen umgeleitet wird. Sogar in der Hauptstadt Addis Abeba gab es regelmäßige Stromausfälle. Um diese zu überbrücken haben etwa Hotels und Krankenhäuser so wie viele Betriebe Dieselgeneratoren für eine autarke bzw. redundante Versorgung. Die Tatsache, dass die Ausfälle mit einer gewissen Regelmäßigkeit auftreten ermöglichen es den Menschen sich auf die Ausfälle vorzubereiten und verankern das Problem in den Köpfen. 
In der westlichen Welt hat man sich hingegen so an die nahezu unterbrechungsfreie Versorgung gewöhnt, dass auf die Ausfälle kaum jemand vorbereitet ist und die Auswirkungen gravierend sein können. In Deutschland fiel im Jahr 2015 bei jedem Endkunden im Schnitt 12,7 Minuten lang der Strom aus, damit hat Deutschland mit der Schweiz und Luxemburg das sicherste Netz in Europa.
Was passiert wenn es in einem Industrieland doch einmal zu einem größeren Blackout kommt, kann man immer wieder in der Presse lesen. Erst im September 2016  gab es in Australien nach einem Sturm eine Ausfall, dieser wurde auch hierzulande diskutiert, nachdem sich Elon Musk anbot dort innerhalb von 100 Tagen einen Batteriespeicher zu errichten.
Auch in der Literatur wird das Thema aufgegriffen, Marc Elsberg hat mit seinem Buch "Blackout" ein realistisches Szenario entworfen, welches durchaus Stoff für Diskussionen aufwirft.

Mit zunehmendem Vernetzungsgrad und der mit modernen Medien und Technologien wachsenden Abhängigkeit von einer zuverlässigen Netzversorgung wird das Thema gesicherte Versorgung auch hierzulande zunehmend an Relevanz gewinnen. 
Heute wird vor allem kritische Infrastruktur wie etwa die Stromversorgung in Krankenhäusern, Rechenzentren oder Energieversorgern und Telekommunikationsunternehmen durch entsprechende Anlagen vor Unterbrechungen geschützt. Die Firma Vertiv hat erst kürzlich ein Ranking der "Most Critical Industries" erstellt, welches die Auswirkungen auf verschiedene Branchen untersucht.

Um für Stromausfälle gerüstet zu sein gibt es verschiedene technische Lösungen und Konzepte, welche je nach Anwendungsgebiet variieren. Es ist grob zwischen folgenden Fällen zu unterscheiden:

1. Unterbrechungsfreie Versorgung
2. Versorgung mit kurzen Unterbrechungen

Um eine unterbrechungsfreie Versorgung zu gewährleisten sind umfangreiche technische Maßnahmen notwendig. Diese umfassen je nach zu versorgender Technik unterbrechungsfreie Wechsel- und/oder Gleichstromversorgung (USV/ UGV Anlagen), welche durch Batterieanlagen gepuffert sind und somit ein unterbrechungsfreies Umschalten ermöglichen. 

Die integrierten Batteriespeicher sind im Normalbetrieb zu den Anlagen parallel geschaltet, so dass die Versorgung bei Netzausfall sofort übernommen wird und für die versorgte Technik keine Beeinträchtigungen entstehen. Meist sind die Batterien für eine Überbrückungszeit von 10-30 Minuten dimensioniert. Diese Zeit reicht aus um etwa Server kontrolliert herunterzufahren bzw. einen meist ebenfalls installierten Dieselgenerator hochlaufen zu lassen. Dieselgeneratoren sind für die Versorgung über längere Zeiträume konzipiert und häufig mit großen Kraftstofftanks für mehrere Stunden/Tage gerüstet. Bis ein Dieselgenerator angelaufen ist benötigt er jedoch einige Sekunden, diese Unterbrechung wäre für einige Techniken bereits nicht tolerierbar. 

Bei tolerierbaren Unterbrechungen sinkt der Aufwand zur Realisierung, so ist es z.B. möglich "nur" einen Dieselgenerator zur Ersatzversorgung bereitzustellen und diesen im Einsatzfall manuell oder automatisch zuschalten zu lassen.

Die geschilderten Anlagen und Konzepte decken nur einen kleinen Teil der Möglichkeiten ab, in den nächsten Artikeln werde ich darauf näher eingehen.

10.08.2017, MW