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Energiesystem & Netze

Frequenz und Systembilanz

Warum die Netzfrequenz anzeigt, ob Erzeugung und Verbrauch zusammenpassen, welche Grenzwerte gelten und wie FCR, aFRR und mFRR die Frequenz in 30 Sekunden bis 15 Minuten stabilisieren und zurückführen.

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Kurzantwort

Die Netzfrequenz zeigt an, ob im synchron gekoppelten Wechselstromnetz gerade so viel Leistung eingespeist wie entnommen wird. Der Sollwert in Kontinentaleuropa ist 50 Hertz. Fehlt Leistung, sinkt die Frequenz, ist zu viel da, steigt sie. Drei Arten von Regelreserve gleichen das aus: FCR stoppt die Abweichung innerhalb von 30 Sekunden, aFRR führt sie automatisch binnen 5 Minuten zurück, mFRR löst beide innerhalb von 12,5 Minuten manuell ab. Nach spätestens 15 Minuten soll die Frequenz wieder beim Sollwert liegen. Der Bilanzkreis ist davon zu trennen: Er verrechnet Abweichungen kaufmännisch, er regelt keine Frequenz.

So reagiert das Netz auf einen plötzlichen Leistungsmangel: Die Frequenz fällt, FCR stoppt den Abfall, aFRR und mFRR holen sie auf 50 Hz zurück. Die Balken zeigen, wann jede Reserve spätestens ihre volle Leistung erbracht haben muss.Vereinfachtes Lernmodell, Zeitachse nicht maßstäblich, Kurve schematisch. Grenzwerte: Verordnung (EU) 2017/1485 und regelleistung.net.

Was Systembilanz bedeutet

Das Netz speichert kaum Energie. Erzeugung (plus Import) muss in jedem Augenblick gleich Verbrauch (plus Export) sein:

Leistungsbilanz = Erzeugung + Import − Verbrauch − Export

Ist die Bilanz null, bleibt die Frequenz stabil. Eine negative Bilanz (Mangel) senkt sie, eine positive (Überschuss) hebt sie. Gemeint ist Leistung in Megawatt zu einem Zeitpunkt, nicht Energie in Megawattstunden. Energie entsteht erst, wenn eine Leistung über Zeit wirkt. Auch Speicher, Netzverluste und Regelmaßnahmen gehen in die reale Bilanz ein.

Rotierende Massen der Generatoren puffern die ersten Sekunden: Sie geben Bewegungsenergie ab und drehen langsamer, die Frequenz fällt. Diese Wirkung heißt Momentanreserve, siehe Momentanreserve und Trägheit.

Die Frequenz ist ein gemeinsames Signal des ganzen Verbunds. Bricht in Spanien ein Kraftwerk weg, sinkt sie auch in Deutschland. Deshalb leisten FCR-Anbieter in ganz Kontinentaleuropa gemeinsam Hilfe. Wo das Ungleichgewicht entstanden ist, erkennt ein Übertragungsnetzbetreiber (ÜNB) an der Austauschbilanz seiner Regelzone: Er vergleicht den gemessenen Leistungsaustausch auf den Kuppelleitungen mit dem Fahrplan und berücksichtigt die FCR-Wirkung über einen K-Faktor. Die Differenz wird alle vier Sekunden bestimmt und steuert die aFRR (regelleistung.net). Regelzonen und ihr Verhältnis zu Bilanzkreisen erklärt Regelzonen und Bilanzierungsgebiete.

Grenzwerte der Frequenz

Die Verordnung (EU) 2017/1485 (System Operation Guideline, SO GL) legt für das Synchrongebiet Kontinentaleuropa Zielparameter fest (EUR-Lex):

Parameter Kontinentaleuropa
Sollfrequenz 50 Hz
Standardfrequenzbereich ±50 mHz (49,95 bis 50,05 Hz)
maximale Frequenzabweichung im stationären Zustand 200 mHz
maximale momentane Frequenzabweichung 800 mHz
Frequenzwiederherstellungszeit 15 Minuten
Auslösezeit des gefährdeten Zustands 5 Minuten

Kleine Abweichungen im Standardbereich gehören zum Normalbetrieb. Zum Vergleich: Eine Abweichung von 200 mHz entspricht 0,4 Prozent der Sollfrequenz.

Die drei Reserven

FCR aFRR mFRR
Name Frequency Containment Reserve automatic Frequency Restoration Reserve manual Frequency Restoration Reserve
früher Primärregelung Sekundärregelung Minutenreserve
Auslöser gemessene Frequenzabweichung, lokal beim Anbieter Signal des Leistungs-Frequenz-Reglers des ÜNB Abruf über die Merit-Order-Liste (MOLS)
volle Leistung nach 30 Sekunden 5 Minuten 12,5 Minuten
Richtung symmetrisch, positiv und negativ in einem Produkt positiv und negativ getrennt positiv und negativ getrennt
Wer reagiert alle FCR-Anbieter im Verbund Anbieter in der betroffenen Regelzone Anbieter in der betroffenen Regelzone
Aufgabe Frequenzabfall stoppen Frequenz und Regelzonensaldo zurück auf Soll aFRR ablösen, Reserve für den nächsten Fall freigeben

Quellen: regelleistung.net, Arten der Regelreserve und die Seiten zur Aktivierung von FCR und mFRR.

Was bei FCR dazugehört: Der Anbieter misst die Frequenz selbst und liefert linear zur Abweichung, mit einem Totband von 49,99 bis 50,01 Hertz. Bei 200 mHz Abweichung muss die gesamte FCR in 30 Sekunden stehen und bis zu 15 Minuten gehalten werden. Weil FCR nur proportional regelt, stoppt sie den Abfall und stellt 50 Hz nicht wieder her. Die Energie, die FCR in eine Regelzone liefert, geht in den ungewollten Austausch ein und wird monatlich zwischen den ÜNB abgerechnet. Zum Vergleich der Reserven im Markt (Ausschreibung, Preise, Bereitstellung) siehe Regelenergie verstehen.

Die vier deutschen ÜNB dimensionieren aFRR und mFRR gemeinsam, wie für eine einzige deutsche Regelzone. Die FCR-Gesamtmenge für Kontinentaleuropa folgt aus der Referenzstörung von ±3.000 MW (Artikel 153 SO GL) oder aus einer probabilistischen Dimensionierung (Dimensionierung). Um gegenläufige Abrufe in verschiedenen Zonen zu vermeiden, tauschen die ÜNB Bedarfe über IGCC und die Plattform PICASSO (aFRR) sowie MARI (mFRR) aus.

Rechenbeispiel: 1.000 Megawatt fallen aus

Vereinfachtes Beispiel, ohne Selbstregeleffekt der Lasten. In Kontinentaleuropa müssen 3.000 MW FCR bei 200 mHz Abweichung voll aktiviert sein. Rechnerisch liefert die FCR also 15.000 MW je Hertz (3.000 MW geteilt durch 0,2 Hz).

Schritt Rechnung Ergebnis
Ausfall Kraftwerk mit 1.000 MW fällt aus Leistungsmangel 1.000 MW
FCR-Abweichung im Beharrungszustand 1.000 MW geteilt durch 15.000 MW/Hz rund 0,067 Hz, also 67 mHz unter 50 Hz
Lage zum Standardbereich 67 mHz liegt außerhalb von ±50 mHz innerhalb der Grenze von 200 mHz
Energiebedarf bis zur Wiederherstellung 1.000 MW mal 0,25 h 250 MWh in 15 Minuten

Danach übernimmt aFRR in der Regelzone des Ausfalls, später mFRR; FCR im ganzen Verbund wird entlastet. Die 250 MWh sind die Energie, die zusätzlich bereitgestellt werden muss, wenn der Ausfall 15 Minuten anhält.

Bilanzkreis und Systembilanz

Der Bilanzkreis ist nach § 3 Nr. 21 EnWG eine Zusammenfassung von Einspeise- und Entnahmestellen innerhalb einer Regelzone. Der Bilanzkreisverantwortliche plant, meldet Fahrpläne an und zahlt Ausgleichsenergie für seine Abweichung je Viertelstunde. Die Systembilanz der Regelzone ist die Summe aller Abweichungen. Weicht ein Bilanzkreis nach unten ab, ein anderer nach oben, hebt sich das teilweise auf, und die Regelreserve muss nur den Rest ausgleichen. Ausgleichsenergie ist damit eine Verrechnung, die Regelreserve eine physische Leistung. Details: Fahrplananmeldung und Ausgleichsenergie und Bilanzkreis, BKV und ÜNB.

Wie Erneuerbare die Bilanz beeinflussen

Abweichungen entstehen laufend, durch Prognosefehler bei Last, Wind und Sonne, durch Kraftwerksausfälle und Fahrplanwechsel. Bessere Prognosen verkleinern sie, vermeiden lassen sie sich nicht. Wind- und Solaranlagen stören die Frequenz nicht an sich. Wichtig sind Prognosegüte, Regelbarkeit am Netzanschluss und genügend Flexibilität im Gesamtsystem: Batterien, Speicher, regelbare Verbraucher, Kraftwerke und der Austausch mit Nachbarländern. Beispiele stehen in Wind, Sonne und Wasserkraft.

Typische Missverständnisse

„Bei 50 Hz ist die Systembilanz exakt null.“ 50 Hz ist der Sollwert. Abweichungen und Regelvorgänge gehören zum Betrieb; der Standardbereich ist ±50 mHz breit.

„Ein Frequenzabfall zeigt, welcher Lieferant zu wenig geliefert hat.“ Die Frequenz ist ein gemeinsames Signal. Die Verantwortung folgt aus Bilanzkreisen, Fahrplänen und Messwerten.

„FCR stellt 50 Hz wieder her.“ FCR stoppt den Abfall. Zurück auf 50 Hz führt aFRR, abgelöst von mFRR.

„Regelenergie ist dasselbe wie Redispatch.“ Regelenergie gleicht die Leistungsbilanz aus. Redispatch ändert Einspeisung, um Leitungsengpässe zu beheben.

„Ausgleichsenergie ist Regelenergie.“ Ausgleichsenergie verrechnet Abweichungen eines Bilanzkreises. Regelenergie ist die physische Leistung des Anbieters.

Quellen und Pflegehinweis

Grenzwerte: Verordnung (EU) 2017/1485. Aktivierungszeiten und Abläufe: regelleistung.net, die Plattform der vier deutschen ÜNB. Zu prüfen bei Änderungen der Produktdefinitionen (standardisierte europäische Produkte, Plattformen PICASSO und MARI) und bei Novellen der SO GL. Stand: 04.10.2026.

Primärquellen zum Nachlesen

  1. Verordnung (EU) 2017/1485 (System Operation Guideline), Frequenzqualitäts-Zielparameter und FCR-Anforderungeneur-lex.europa.eu
  2. regelleistung.net, Welche Arten der Regelreserve gibt es?regelleistung.net
  3. regelleistung.net, Aktivierung der Frequency Containment Reserveregelleistung.net
  4. regelleistung.net, Aktivierung der automatic Frequency Restoration Reserveregelleistung.net
  5. regelleistung.net, Aktivierung der manual Frequency Restoration Reserveregelleistung.net
  6. regelleistung.net, Dimensionierung Regelreservebedarfregelleistung.net
  7. EnWG § 3 Begriffsbestimmungen (Nr. 21 Bilanzkreis, Nr. 88 Regelzone)gesetze-im-internet.de
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