Die Netzfrequenz gibt die Frequenz der Änderung der Polung im Wechselstromnetz an. Diese wird in Hertz (Hz) gemessen. In Deutschland und in Europa herrscht eine konstante Netzfrequenz von 50 Hertz. Abweichungen in der Frequenz geben Auskunft über das Verhältnis von Stromerzeugung und Stromnachfrage.
Für ein funktionierendes Stromnetz muss die Netzfrequenz immer stabil gehalten werden. Dafür bedarf es einerseits einer Synchronität unter allen Stromerzeugern und andererseits ein Gleichgewicht zwischen Angebot und Nachfrage. Um Schwankungen ausgleichen zu können bedarf es zusätzlich einem funktionierenden Regelenergiesystem.
Die Überwachung der Netzfrequenz ist wichtig um Spannungsabfälle frühzeitig zu erkennen und so Stromausfälle zu verhindern.
Die Netzfrequenz ergibt sich aus der Wechselspannung die in den Stromnetzen herrscht. Wechselspannung ist eine Spannung, bei der sich die Polarität kontinuierlich ändert und der Strom periodisch seine Richtigen ändert. Zwei Pole mit unterschiedlichen Ladungen erzeugen dabei ein Spannungsfeld, welches die Grundlage dafür bildet, dass der Strom fließen kann. Die Richtungswechsel bewirken dabei sinusförmige Spannungswellen. Aus der Häufigkeit mit der der Wechselstrom seine Richtung pro Sekunde verändert, berechnet sich die Frequenz. Im deutschen Stromnetz, in dem eine Netzfrequenz von 50 Hertz herrscht, erfolgen 50 Spannungswellen in einer Minute und die Spannung wechselt dabei einhundert mal die Polarität.
Damit unser europäisches Verbundnetz einwandfrei funktionieren kann, muss die Netzfrequenz immer konstant gehalten werden. Dafür muss ein durchgehendes Gleichgewicht zwischen Produktion und Verbrauch elektrischer Leistung herrschen. Wird zu viel oder zu wenig Strom ins Netz eingespeist, kann es zu Schwankungen in der Frequenz und zu Abweichungen von ihrem Sollwert 50 Hertz kommen. Leichte Schwankungen sind in der Praxis normal, weshalb ein Toleranzbereich zwischen 49,8 und 50,2 Hertz definiert wurde.
Ein zu starker Anstieg oder Abfall der Netzfrequenz kann jedoch zur Folge haben, dass zahlreiche elektrische Geräte in ihrer Funktion beeinflusst und die Generatoren angeschlossener Kraftwerke beschädigt werden können. Denn die Drehzahl der Rotoren aller Generatoren des Netzes sind genau auf 50 Hertz eingestellt.
Damit die Netzfrequenz stabil gehalten werden kann, bedarf es in erster Linie Regelenergie. Für die Aktivierung sind in Deutschland die Übertragungsnetzbetreiber verantwortlich. Fällt die Frequenz unter 50 Hertz sind zusätzliche Einspeisungen in das Netz notwendig, man spricht von positiver Regelenergie. Befindet sich zu viel Strom im Netz und die Frequenz steigt über 50 Hertz, wird diesem überschüssiger Strom entnommen und man spricht von negativer Regelenergie.
Um bei zu großen Schwankungen einen Netzzusammenbruch zu verhindern, trennen sich Kraftwerke ab dem Toleranzbereich automatisch, schrittweise vom Netz. Das passiert sowohl bei einer zu niedrigen als auch einer zu hohen Netzfrequenz.
Ab einer Frequenz niedriger als 47,5 Hertz werden alle Kraftwerke vom Netz getrennt und es kommt zu einem kompletten Zusammenbruch der Stromversorgung und damit zu flächendeckenden Blackouts.
Durch Ihre schnellen Reaktionszeiten und die Fähigkeit, sowohl negative als auch positive Regelenergie zur Verfügung zu stellen, sind Batteriespeicher besonders gut für die Bereitstellung von Primär- und Sekundärregelleistung geeignet. Bei einem Absinken der Netzfrequenz unter 50 Hertz, speisen Batteriespeicher zusätzlichen Strom ins Netz ein. Bei einer erhöhten Netzfrequenz von über 50 Hertz nehmen sie Strom aus dem Netz auf. Die abgerufene Leistungen hängt dabei von der Höhe der Schwankungen ab.
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