Die Erweiterung der Zertifizierungspflicht der Mittelspannungsrichtlinie 2013 katapultierte Blockheizkraftwerke (BHKW) in eine neue Liga: Sie sind jetzt mit verantwortlich für die Stabilität des dynamischen Stromnetzes. Das bringt neben allen Chancen auch neue Pflichten.
Früher trennten sich BHKW im Störungsfall vom Stromnetz. Der Ausfall betraf vor allem die direkten Verbraucher des BHKW-Stroms. Bei einem Fehler im Übertragungsnetz konnte jedoch auch eine ganze Region betroffen sein. Seit der Mittelspannungsrichtlinie und der Nachweispflicht 2013 sind BHKW verpflichtet, die Stabilität des Verbundnetzes zu stützen. Sie sind also mit verantwortlich, dass das deutsche Stromnetz stabil und möglichst ausfallsfrei in definierten Spannungsgrenzen betrieben werden kann.
Elemente des Antriebs und Abtriebs sind im Netzausfall besonders beansprucht
Damit änderten sich die Anforderungen an BHKW-Aggregate: Der zu bedienende Spannungs- und Frequenzbereich vergrößerte sich, die abgebbare Wirkleistung änderte sich im Fehlerfall sprunghaft.
„Der Fault Ride-Through (FRT) ist die größte Herausforderung“, erklärt Gunnar Kaestle, Vorstandsmitglied des Bundesverbands Kraft-Wärme-Kopplung e.V.
„Kommt es etwa durch einen Kurzschluss zu Spannungseinbrüchen im Netz, müssen die Aggregate 150 Millisekunden durchhalten, um den Fehler zu durchlaufen. Die Annahme: In diesem Zeitraum ist beispielsweise das für den Kurzschluss verantwortliche Netzelement identifiziert und abgeschaltet worden – der Fehler wurde geklärt.“
Kommt es also zu einem Einbruch der Netzspannung, kann die erzeugte Wirkleistung nicht mehr ins Netz abgegeben werden. Die Maschine beschleunigt und das BHKW muss in der Lage sein, bei Spannungswiederkehr ohne Synchronitätsverlust am Netz zu bleiben. Um diesen Anforderungen gerecht zu werden, hat sich die Konstruktion von BHKW verändert.
„So wurden beispielsweise größere Generatoren nötig“, sagt Kaestle. „Das wiederum stellte Entwickler vor Herausforderungen im Antriebsstrang.“
Das Aggregat muss also hohe Drehmomentschläge bei Spannungseinbruch und -widerkehr verkraften. Im Betrieb belastet das vor allem Antrieb- und Abtriebselemente. Die größten Gefahren für motorbetriebene BHKW: akute oder schleichende Schäden durch Drehmomentstöße.
Sichere Lösungen in BHKW durch hochelastische Kupplungen
Um diese Gefahren zu mindern und die Sicherheit ihrer Anlagen zu gewährleisten, setzen Aggregat- und Anlagenbauer von BHKW auf hochelastische Kupplungen mit einer besonders weichen Kennlinie. Das Ziel: Bei Drehmoment kann ein möglichst großer Verdrehwinkel dargestellt werden, die Eigenfrequenzlage des Systems ist nach unten abgestimmt. Die so erreichte Laufruhe auch unter Drehmomentspitzen erhöht die Sicherheit und die Betriebsdauer der BHWK – als Einheit und als Anlage.
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