Schwarzstart
Als Schwarzstart wird das Anfahren eines Kraftwerks(blocks) bezeichnet, wenn dies unabhängig vom Stromnetz geschieht. Unter Schwarzstartfähigkeit versteht man die Fähigkeit eines Kraftwerks(blocks), unabhängig vom Stromnetz vom abgeschalteten Zustand ausgehend hochzufahren.
Funktion
Die Schwarzstartfähigkeit ist insbesondere bei einem flächendeckenden Stromausfall von Bedeutung, um das Energienetz wieder in Betrieb zu nehmen. Die gelieferte Leistung schwarzstartfähiger Erzeugungseinheiten kann zum Anfahren nicht-schwarzstartfähiger Erzeugungseinheiten verwendet werden. Im Normalfall ohne flächendeckenden Stromausfall wird die erforderliche Leistung zum Start einer Energieerzeugungseinheit aus dem Netz entnommen.
Anders als Wasserkraftwerke benötigen Wärmekraftwerke ein hohes Maß an (elektrischer) Leistung als Eigenbedarf, bevor sie selbst elektrische oder thermische Leistung bereitstellen können. Stellt man einem Kohle- oder Kernkraftwerksblock eine schwarzstartfähige Einheit mit ausreichender Leistung zur Seite, so kann für das Gesamtsystem auch hier Schwarzstartfähigkeit erreicht werden. Meist handelt es sich dabei um Gasturbinen, die im Schwarzstart mit Energie aus Akkumulatoren oder Dieselaggregaten in Betrieb genommen werden. Dieselaggregate sind ohnehin aus Gründen der Redundanz in Kernkraftwerken oft vorhanden, da auch nach Reaktorschnellabschaltung im Notfall (oder auch einfach regulärer Abschaltung) noch Nachzerfallswärme anfällt, welche durch das Kühlmittel abgeführt werden muss.<ref>{{#if:2021-11-19|{{#iferror: {{#iferror:{{#invoke:Vorlage:FormatDate|Execute}}|}}| |}}}}{{#if:|{{{autor}}}: }}{{#if:http://web.archive.org/web/20211119132313/https://www.streitpunkt-kernenergie.de/index.php?id=14%7C{{#if:Streitpunkt Kernenergie: Grundlegende Probleme und die Gefahr schwerer Unfälle|[{{#invoke:Vorlage:Internetquelle|archivURL|1={{#invoke:URLutil|getNormalized|1=http://web.archive.org/web/20211119132313/https://www.streitpunkt-kernenergie.de/index.php?id=14}}}} {{#invoke:Vorlage:Internetquelle|TitelFormat|titel=Streitpunkt Kernenergie: Grundlegende Probleme und die Gefahr schwerer Unfälle}}]{{#if:| ({{{format}}})}}{{#if:| {{{titelerg}}}{{#invoke:Vorlage:Internetquelle|Endpunkt|titel={{{titelerg}}}}}}}}}|{{#if:https://www.streitpunkt-kernenergie.de/index.php?id=14%7C{{#if:{{#invoke:TemplUtl%7Cfaculty%7C}}%7C{{#invoke:Vorlage:Internetquelle%7CTitelFormat%7Ctitel={{#invoke:WLink%7CgetEscapedTitle%7C1=Streitpunkt Kernenergie: Grundlegende Probleme und die Gefahr schwerer Unfälle}}}}|[{{#invoke:URLutil|getNormalized|1=https://www.streitpunkt-kernenergie.de/index.php?id=14}} {{#invoke:Vorlage:Internetquelle|TitelFormat|titel={{#invoke:WLink|getEscapedTitle|1=Streitpunkt Kernenergie: Grundlegende Probleme und die Gefahr schwerer Unfälle}}}}]}}{{#if:| ({{{format}}}{{#if:http://web.archive.org/web/20211119132313/https://www.streitpunkt-kernenergie.de/index.php?id=14{{#if: 2025-04-29 | {{#if:{{#invoke:TemplUtl|faculty|}}||1}}}}
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Besondere Anforderungen
Ein schwarzstartfähiges Kraftwerk sollte über besondere Charakteristika verfügen:<ref>{{#if:|{{#iferror: {{#iferror:{{#invoke:Vorlage:FormatDate|Execute}}|}}| |}}}}{{#if:|{{{autor}}}: }}{{#if:|{{#if:Was sind Schwarzstart und Schwarzstartfähigkeit?|[{{#invoke:Vorlage:Internetquelle|archivURL|1={{#invoke:URLutil|getNormalized|1={{{archiv-url}}}}}}} {{#invoke:Vorlage:Internetquelle|TitelFormat|titel=Was sind Schwarzstart und Schwarzstartfähigkeit?}}]{{#if:| ({{{format}}})}}{{#if:| {{{titelerg}}}{{#invoke:Vorlage:Internetquelle|Endpunkt|titel={{{titelerg}}}}}}}}}|{{#if:https://www.next-kraftwerke.de/wissen/schwarzstart%7C{{#if:{{#invoke:TemplUtl%7Cfaculty%7C}}%7C{{#invoke:Vorlage:Internetquelle%7CTitelFormat%7Ctitel={{#invoke:WLink%7CgetEscapedTitle%7C1=Was sind Schwarzstart und Schwarzstartfähigkeit?}}}}|[{{#invoke:URLutil|getNormalized|1=https://www.next-kraftwerke.de/wissen/schwarzstart}} {{#invoke:Vorlage:Internetquelle|TitelFormat|titel={{#invoke:WLink|getEscapedTitle|1=Was sind Schwarzstart und Schwarzstartfähigkeit?}}}}]}}{{#if:| ({{{format}}}{{#if:{{#if: 2017-05-30 | {{#if:{{#invoke:TemplUtl|faculty|}}||1}}}}
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- Es sollte schnell starten können: Wenn der Schwarzstart lange dauert, dann kann das Kraftwerk nicht beim Wiederhochfahren eines zusammengebrochenen Netzes mithelfen; andere Kraftwerke könnten ihm bereits beim Start aushelfen – seine Schwarzstartfähigkeit ist dann nutzlos.
- Es muss unabhängig von externen Stromquellen arbeiten können: Nicht nur der reine Stromerzeugungsprozess, sondern auch andere Nebenbedarfe müssen unabhängig vom Netz funktionieren (Kontrollzentrale, Telefon- und Kommunikationssysteme mit Netzbetreiber und -verwaltung, Umspannwerk …). Gegebenenfalls ist ein Inselbetrieb mit einem Teilnetz möglich (Versorgung wichtiger Verbraucher wie Polizei, Krankenhaus, Feuerwehr, THW).
- Zudem sollte ein schwarzstartfähiges Kraftwerk einem hohen Anlaufstrom standhalten können, falls es nicht möglich war, es zuvor vom Netz zu trennen.
- Es sollte ein flexibles Startverhalten aufweisen.
Beispiele für in Deutschland verwendete (direkt) schwarzstartfähige Kraftwerke sind
- Wasserkraftwerke, dazu zählen neben Laufwasserkraftwerken auch Speicherkraftwerke und Pumpspeicherkraftwerke
- Gasturbinenkraftwerke, auch in Kombination mit anderen Kraftwerkstypen wie Kernkraftwerken oder Kohlekraftwerken.
Gemäß Monitoring nach § 35 EnWG gibt es (Stand 2020) in Deutschland 174 schwarzstartfähige Anlagen (Kraftwerksblöcke bzw. Turbinen), die über eine Netto-Nennleistung von jeweils mindestens 10 MW verfügen.<ref>{{#if:2021-09-23|{{#iferror: {{#iferror:{{#invoke:Vorlage:FormatDate|Execute}}|}}| |}}}}{{#if:Claudia Dörr-Voß|Claudia Dörr-Voß: }}{{#if:http://web.archive.org/web/20210923044729/https://www.bmwi.de/Redaktion/DE/Parlamentarische-Anfragen/2020/19-16316.pdf?__blob=publicationFile&v=2%7C{{#if:Kleine Anfrage der Abgeordneten Hagen Reinhold, Michael Theurer, Dr. Martin Neumann, weiterer Abgeordneter und der Fraktion der FDP betr.: „Kraftwerke mit Schwarzstartfähigkeit“|[{{#invoke:Vorlage:Internetquelle|archivURL|1={{#invoke:URLutil|getNormalized|1=http://web.archive.org/web/20210923044729/https://www.bmwi.de/Redaktion/DE/Parlamentarische-Anfragen/2020/19-16316.pdf?__blob=publicationFile&v=2}}}} {{#invoke:Vorlage:Internetquelle|TitelFormat|titel=Kleine Anfrage der Abgeordneten Hagen Reinhold, Michael Theurer, Dr. Martin Neumann, weiterer Abgeordneter und der Fraktion der FDP betr.: „Kraftwerke mit Schwarzstartfähigkeit“}}]{{#if:| ({{{format}}})}}{{#if:| {{{titelerg}}}{{#invoke:Vorlage:Internetquelle|Endpunkt|titel={{{titelerg}}}}}}}}}|{{#if:https://www.bmwi.de/Redaktion/DE/Parlamentarische-Anfragen/2020/19-16316.pdf?__blob=publicationFile&v=2%7C{{#if:{{#invoke:TemplUtl%7Cfaculty%7C}}%7C{{#invoke:Vorlage:Internetquelle%7CTitelFormat%7Ctitel={{#invoke:WLink%7CgetEscapedTitle%7C1=Kleine Anfrage der Abgeordneten Hagen Reinhold, Michael Theurer, Dr. Martin Neumann, weiterer Abgeordneter und der Fraktion der FDP betr.: „Kraftwerke mit Schwarzstartfähigkeit“}}}}|[{{#invoke:URLutil|getNormalized|1=https://www.bmwi.de/Redaktion/DE/Parlamentarische-Anfragen/2020/19-16316.pdf?__blob=publicationFile&v=2}} {{#invoke:Vorlage:Internetquelle|TitelFormat|titel={{#invoke:WLink|getEscapedTitle|1=Kleine Anfrage der Abgeordneten Hagen Reinhold, Michael Theurer, Dr. Martin Neumann, weiterer Abgeordneter und der Fraktion der FDP betr.: „Kraftwerke mit Schwarzstartfähigkeit“}}}}]}}{{#if:| ({{{format}}}{{#if:Bundesministerium für Wirtschaft und Energie2020-01-20http://web.archive.org/web/20210923044729/https://www.bmwi.de/Redaktion/DE/Parlamentarische-Anfragen/2020/19-16316.pdf?__blob=publicationFile&v=2{{#if: 2025-04-29 | {{#if:{{#invoke:TemplUtl|faculty|}}||1}}}}
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Situation bei Wärmekraftwerken
Ein wesentlicher Hinderungsgrund, warum Wärmekraftwerke selten schwarzstartfähig sind, ist das Zusammenziehen und Verkürzen der Turbinenwelle, wenn sie von ihrer Betriebstemperatur auf Umgebungstemperatur abkühlt (Kälteschrumpfung). Sie verklemmt dann im Gehäuse und kann weder drehen, noch ausgebaut werden; für das Wiederanfahren des Kraftwerks muss sie erst vorgeheizt werden, um wieder freigängig drehen zu können, bevor sie vom heißen Dampf durchströmt werden kann.
Wird ein Wärmekraftwerk geplant abgeschaltet, so wird mit dem Aufheizen der Turbinenwelle rechtzeitig begonnen, um das Kraftwerk zum beabsichtigten Zeitpunkt wieder in Betrieb nehmen zu können.
Situation bei Windkraftanlagen
Historisch gesehen waren Windparks so klein, dass sie für die Netzstabilität kaum relevant waren. Durch die Energiewende ändert sich die Situation. Auch Windenergieanlagen brauchen Strom für die Steuerungselektronik, die Generatorkühlung und die Blattwinkelverstellung oder Gondeldrehung. Wenn eine Windkraftanlage stillsteht, kann sie nur mittels externer Stromversorgung wieder produktiv geschaltet werden. Windkraft ist somit nur begrenzt schwarzstartfähig, d. h. nur in Kombination mit Speichern / Batterien; dies kann auch durch Dieselgeneratoren, größere Batterien oder perspektivisch Wasserstoff-Speicher geschehen.<ref>{{#if:|{{#iferror: {{#iferror:{{#invoke:Vorlage:FormatDate|Execute}}|}}| |}}}}{{#if:Jann Raveling|Jann Raveling: }}{{#if:|{{#if:Erneuerbare Energien und Blackouts: Kaltstart für die Windenergieanlage|[{{#invoke:Vorlage:Internetquelle|archivURL|1={{#invoke:URLutil|getNormalized|1={{{archiv-url}}}}}}} {{#invoke:Vorlage:Internetquelle|TitelFormat|titel=Erneuerbare Energien und Blackouts: Kaltstart für die Windenergieanlage}}]{{#if:| ({{{format}}})}}{{#if:| {{{titelerg}}}{{#invoke:Vorlage:Internetquelle|Endpunkt|titel={{{titelerg}}}}}}}}}|{{#if:https://www.bab-bremen.de/de/page/aktuelles-presse/erfolgsgeschichten/schwarzstart-windenergie-blackouts-wind2grid%7C{{#if:{{#invoke:TemplUtl%7Cfaculty%7C}}%7C{{#invoke:Vorlage:Internetquelle%7CTitelFormat%7Ctitel={{#invoke:WLink%7CgetEscapedTitle%7C1=Erneuerbare Energien und Blackouts: Kaltstart für die Windenergieanlage}}}}|[{{#invoke:URLutil|getNormalized|1=https://www.bab-bremen.de/de/page/aktuelles-presse/erfolgsgeschichten/schwarzstart-windenergie-blackouts-wind2grid}} {{#invoke:Vorlage:Internetquelle|TitelFormat|titel={{#invoke:WLink|getEscapedTitle|1=Erneuerbare Energien und Blackouts: Kaltstart für die Windenergieanlage}}}}]}}{{#if:| ({{{format}}}{{#if:BAB Förderbank2021-05-20{{#if: 2024-03-03 | {{#if:{{#invoke:TemplUtl|faculty|}}||1}}}}
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Situation bei Photovoltaikanlagen
Bei einem Stromausfall müssen wie auch bei einer Leitungsabschaltung PV-Wechselrichter abgeschaltet werden. Der Betrieb des Wechselrichter ist nur innerhalb bestimmter Netzparameter möglich, die der Strombetrieb aus der Batterie in der Regel nicht erfüllt. Kann die Batterie kein störungsfreies Netz zur Verfügung stellen, schaltet sich der Wechselrichter erst gar nicht ein. Hierfür gibt es folgende technische Lösungen:
- Es gibt spezielle schwarzstartfähige Wechselrichter, die – bei ausreichend Sonnenschein – mit Gleichstrom aus der PV-Anlage neustarten können.<ref>{{#if:|{{#iferror: {{#iferror:{{#invoke:Vorlage:FormatDate|Execute}}|}}| |}}}}{{#if:|{{{autor}}}: }}{{#if:|{{#if:PV-Notstrom nachrüsten|[{{#invoke:Vorlage:Internetquelle|archivURL|1={{#invoke:URLutil|getNormalized|1={{{archiv-url}}}}}}} {{#invoke:Vorlage:Internetquelle|TitelFormat|titel=PV-Notstrom nachrüsten}}]{{#if:| ({{{format}}})}}{{#if:| {{{titelerg}}}{{#invoke:Vorlage:Internetquelle|Endpunkt|titel={{{titelerg}}}}}}}}}|{{#if:https://solarenergie.de/stromspeicher/pv-notstrom-nachruesten%7C{{#if:{{#invoke:TemplUtl%7Cfaculty%7C}}%7C{{#invoke:Vorlage:Internetquelle%7CTitelFormat%7Ctitel={{#invoke:WLink%7CgetEscapedTitle%7C1=PV-Notstrom nachrüsten}}}}|[{{#invoke:URLutil|getNormalized|1=https://solarenergie.de/stromspeicher/pv-notstrom-nachruesten}} {{#invoke:Vorlage:Internetquelle|TitelFormat|titel={{#invoke:WLink|getEscapedTitle|1=PV-Notstrom nachrüsten}}}}]}}{{#if:| ({{{format}}}{{#if:2022-08-13{{#if: 2024-03-03 | {{#if:{{#invoke:TemplUtl|faculty|}}||1}}}}
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- Wenn die Gesamtanlage inselbetriebfähig ist, kann der Hybrid-Wechselrichter aus dem notstromfähigen Batteriespeicher beispielsweise automatisiert innerhalb weniger Sekunden auf eine Inselanlage umgeschaltet werden. Der Ersatzstrom wird dann vom Batteriespeicher geliefert, der wiederum von der Photovoltaikanlage gespeist wird. Dies solange bis der Batteriespeicher geleert wurde, in welchem Fall auch der Hybrid-Wechselrichter abgeschaltet wird. Hierfür wird ein spezieller inselbetriebfähiger bzw. schwarzstartfähiger Wechselrichter benötigt.<ref>{{#if:|{{#iferror: {{#iferror:{{#invoke:Vorlage:FormatDate|Execute}}|}}| |}}}}{{#if:|{{{autor}}}: }}{{#if:|{{#if:Schwarzstartfähigkeit|[{{#invoke:Vorlage:Internetquelle|archivURL|1={{#invoke:URLutil|getNormalized|1={{{archiv-url}}}}}}} {{#invoke:Vorlage:Internetquelle|TitelFormat|titel=Schwarzstartfähigkeit}}]{{#if:| ({{{format}}})}}{{#if:| {{{titelerg}}}{{#invoke:Vorlage:Internetquelle|Endpunkt|titel={{{titelerg}}}}}}}}}|{{#if:https://www.heizung.de/lexikon/schwarzstartfaehigkeit.html%7C{{#if:{{#invoke:TemplUtl%7Cfaculty%7C}}%7C{{#invoke:Vorlage:Internetquelle%7CTitelFormat%7Ctitel={{#invoke:WLink%7CgetEscapedTitle%7C1=Schwarzstartfähigkeit}}}}%7C[{{#invoke:URLutil|getNormalized|1=https://www.heizung.de/lexikon/schwarzstartfaehigkeit.html}} {{#invoke:Vorlage:Internetquelle|TitelFormat|titel={{#invoke:WLink|getEscapedTitle|1=Schwarzstartfähigkeit}}}}]}}{{#if:| ({{{format}}}{{#if:{{#if: 2024-03-04 | {{#if:{{#invoke:TemplUtl|faculty|}}||1}}}}
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Weblinks
- amprion – Glossar
- Netzwiederaufbau nach Großstörungen (PDF; 487 kB)
Einzelnachweise
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