Energie im Fluss
Wie funktioniert die Netzeinspeisung

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In diesem Essay erfahren sie, wie die Einspeisung von elektrischer Energie ins öffentliche Netz durchgeführt wird. Dabei sollen nicht die technischen Feinheiten abgehandelt, sondern modellhaft die Zusammenhänge verdeutlicht werden.

Wie funktioniert die Netzeinspeisung. Wie kann man sich das vorstellen. Was passiert, wenn Strom produziert wird, aber nicht verbraucht, wo kommt der dann hin. Was passiert wenn ich mehr verbrauche als produziert wird.

Was passiert wenn man direkt vor der Trafostation ist, klappt das dann mit der Einspeisung oder hat man Nachteile?



Ein Modell



Strom kann man nicht sehen. Da wir die Dinge aber am besten mit den Augen begreifen, hat schon vielen ein Modell genützt. Wir wollen ebenfalls ein Modell benutzten um den Sachverhalt anschaulich darzustellen. Je einfacher das Modell umso leichter wird es verständlich.

Unser Modell ist ein Eimer gefüllt mit Wasser. Der Eimer hat mehrere Abläufe und einen Zulauf. Der Eimer und das darin befindliche Wasser hat alle Eigenschaften, die uns helfen, die Netzeinspeisung zu verstehen.

Aus dem Ablauf, der sich am unteren Rand des Eimers befindet, fließt mehr oder weniger Wasser ab. Und zwar in der Menge wie es benötigt wird. Abläufe können geöffnet und geschlossen werden. Diese Abläufe stellen die elektrischen Verbraucher in einem Haus dar. Je mehr Hähne geöffnet sind, umso mehr Energie wird verbraucht. Sind alle Hähne zu wird nichts verbraucht. Tropfende Hähne gibt es auch. Das sind dann Standby-Verluste.

Es ist leicht nachvollziehbar, das der Eimer in Kürze leer ist, wenn alle Hähne geöffnet sind. Jedoch hat der Eimer ja noch einen Zulauf. Und der gleicht den Verlust wieder aus. Es handelt sich aber um einen Zulauf der besonderen Art. Der Zulauf befindet sich erstens nicht am oberen Rand, sondern um einige cm unterhalb. Zweitens ist der Zulauf fast waagerecht. Sehen kann man die Neigung nicht. Aber sie ist messbar. Und drittens gleicht er einen Wasserverlust permanent aus, so das der Wasserstand immer gleich ist. Und viertens existiert noch ein Wasserzähler, der die nachströmende Wassermenge zählt.

Der Wasserzähler ist zwar technisch veraltet aber arbeitet nach einem leicht verständlichem Prinzip. Der Messung mittels Flügelzellen. Im Wasserstrom befindet sich ein Flügel, der sich gleichsam bewegt, sobald sich im Zulauf Wasser bewegt. Die Drehbewegung wird auf eine mechanisches Zählwerk übertragen. Nun ist jeder Verbrauch sichtbar.



Das Modell im Einsatz



Gehen wir von einem, bis zum Zulauf gefüllten Eimer aus. Der Wasserstand ist konstant. Der Zähler steht auf null. Im Zulauf ist keine Bewegung.

Wenn nun ein Ablauf-Hahn geöffnet wird, ändert sich diese Situation. Der Pegel sinkt leicht. Was hat aber nur zu Folge, das Wasser aus dem Zulauf nachströmt, bis das Verhältnis wieder ausgeglichen ist. Der Zähler misst den Verbrauch.

Werden weitere Hähne geöffnet, steigt der Verbrauch. Der Nachschub aus dem Zulauf steigt ebenfalls, der Zähler dreht sich schneller.

Genauso so, wie mit dem Eimer, stellt sich auch die elektrische Verbrauchssituation im Einfamilienhaus dar. Wenn an einem elektrischen Gerät der Schalter betätigt wird, fließt ein elektrischer Strom in Analogie zum Wasser, wenn der Hahn geöffnet wird. Wenn auch kaum messbar, sinkt der Wert der elektrischen Spannung (230V), ebenso der Wasserspiegel im Eimer. Das hat zur Folge, das aus dem öffentlichen Netz ein Strom fließt, der die Spannung wieder auf das Niveau von 230V bringt. Dabei dreht sich der elektrische Zähler wie sich auch der Wasserzähler drehen würde.



Die Netzeinspeisung



Spannend wird es, und darum geht es hier, wenn ein BHKW aufgestellt wird, und diese schöne Ordnung durcheinander bringt. Das das Wasser ein Bild für elektrische Energie ist, hat jeder verstanden. Um dem Bild gerecht zu werden, produziert unser BHKW nun nicht Strom (die produzierte Wärme wollen wir hier nicht betrachten) sondern Wasser. Das BHKW-Wasser lassen wir mittels eines Schlauches, na wohin, natürlich oben in den Eimer laufen.

Und nun ist es aus mit der schönen Ordnung, das nämlich durch den Zulauf, immer ordentlich viel Wasser für ordentlich viel Geld fließt.

Dadurch das unser BHKW etwas hinzufügt, fließt weniger durch den regulären Zulauf. Daraus folgt, das sich der Zähler im regulären Zulauf langsamer dreht. Wenn am Ausgang vom BHKW ebenfalls ein Zähler gleicher Bauart montiert ist, zeigt der an, um wie viel sich unser teuer gekauftes Wasser reduziert hat.

Da wir experimentierfreudige Menschen sind, wollen wir gleich wissen, was passiert, wenn man alle Abläufe schließt. Nun, wie sich jeder gedacht hat, geht der Eigenverbrauch auf Null. Aber was passiert dann mit dem Eimer, an dem nun zwei Zuleitungen vorhanden sind, nämlich der reguläre Zulauf, und unser BHKW? Wird der Eimer überlaufen?

Nein, er läuft nicht über, sondern es stellt sich heraus, das das Rohr durch das das Wasser immer in die eine Richtung geflossen ist, auch für die andere Richtung geeignet ist. Nun wird der ehemalige Zulauf zum Ablauf. Das produzierte Wasser fließt nun entgegen der ursprünglich gedachten Richtung.

Aber das ist noch nicht das, was die Ordnung durcheinander bringt. Es ist etwas ganz anderes: Der Zähler dreht sich rückwärts.

Das ist sehr erfreulich, zumal sich dieser Sachverhalt in eben der gleichen Weise auf den Strom anwenden lässt.

Beim Netzbetreiber wird das Aufstellen eines BHKWs beantragt und man erhält einen weiteren Zähler. Das muss man sich so vorstellen, als wenn zwei Wasserzähler antiparallel nebeneinander installiert sind, was nichts anderes besagt, als das für jede Flussrichtung ein Zähler mit Rückschlagventil vorhanden ist. Es wird also der Fluss für jede Flussrichtung getrennt gezählt.

Wer die Vollstromeinspeisung gewählt hat, lässt den produzierten Strom vollständig über den Einspeisezähler ins Netz fliesen. Bei der Überstromeinspeisung wird nur der nicht selbst verbrauchte Strom eingespeist. Die Übertragung auf unser Modell ergibt, das der Eimer vom BHKW gefüllt wird, und einige Verbraucher den Eimer wieder entleeren.

Nun sind zwei Situationen vorstellbar. Erstens ist es möglich, das der eigene Verbrauch größer ist als der erzeugte. In diesem Fall wird der erzeugte Strom komplett selbst verbraucht und der zusätzlich benötigte aus dem Netz bezogen. Zweitens ist denkbar, das der eigene Verbrauch kleiner ist, als der erzeugte. Dann wird der überschüssig produzierte Strom ins Netz eingespeist.

Der BHKW Betreiber merkt aber von diesen Vorgängen überhaupt nichts. An seinen "Hähnen" kommt immer etwas heraus.

In Abhängigkeit von den Tarifen sollte aber abgewägt werden, ob man die Vollstromeinspeisung, oder Überstromeinspeisung wählt.

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