Dezentrale Einspeisungen verändern das Verteilnetz. Patrick Joye, Betriebsingenieur e.ch

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1 Dezentrale Einspeisungen verändern das Verteilnetz Patrick Joye, Betriebsingenieur e.ch

2 Inhalt 1. Politische Grundlagen 2. Dezentrale Erzeugungsanlagen (DEA), die Zahlen der Groupe E 3. Netzanschluss 4. Netzverstärkung 5. Netznutzung 6. Auf dem Weg zu intelligenten Netzen (Smart Grids) 7. Schlussfolgerungen Groupe E Powertage

3 Politische Grundlagen Groupe E Powertage

4 Politische Grundlagen und Verteilnetz Groupe E Powertage

5 Dezentrale Erzeugungsanlagen, Zahlen der Groupe E Anzahl gebaute DEA (MS und NS): ca. 500 Anzahl geplante DEA (MS und NS): ca. 450 Mehr als 200 Anschlussgesuche seit Anfang 2012 Anmerkung: Produktionsanlagen mit eigener MS Leitung zu einer Station sind nicht berücksichtigt Groupe E Powertage

6 Dezentrale Erzeugungsanlagen, Zahlen der Groupe E Leistung der DEA (MS und NS, gebaut und geplant) Ca. 20 % der DEA zwischen 30 und 200 kw, oft kritische Leistung für NS Anschlüsse Groupe E Powertage

7 Anschluss, Anmeldung Für die Beurteilung der Anschlüsse durch die Verteilnetzbetreiber (VNB) müssen die technischen Daten der DEA bekannt sein. Das Formular VSE 1.18 (Version 2010, auf Deutsch und Französisch) wurde eigens dafür ausgearbeitet und muss von den zukünftigen Erzeugern ausgefüllt werden. Das Formular 2.24 wird zwar noch oft eingesetzt, ist aber vom VSE nicht mehr anerkannt. Es liefert nicht genügend Angaben zu den Erzeugungsanlagen. Groupe E Powertage

8 Anschluss, allgemeine Bedingungen Netznutzungsmodell für das schweizerische Verteilnetz (NNMV) des VSE Der VNB muss den sicheren, zuverlässigen und leistungsfähigen Betrieb des Verteilnetzes gewährleisten. Der VNB legt die Anschlussbedingungen fest (nicht diskriminierend, Groupe E: Technische Vorschriften Nr. 6) Ein Neuanschluss oder die Verstärkung eines Anschlusses aufgrund einer DEA geht zu Lasten des Erzeugers (Groupe E: in der Bauzone Pauschale je nach Leistung für L 60 m, ansonsten effektive Kosten) Die Kosten für die Netzverstärkung vor der Netzanschlussstelle sind: bei nicht erneuerbaren Energien vom Erzeuger zu tragen bei erneuerbaren Energien unter 10 MW vom VNB zu tragen und werden diesem nach Antrag an die ElCom abgegolten (Art. 7a EnG) Groupe E Powertage

9 Anschluss, technische Aspekte Die folgenden Dokumente definieren die zulässigen Grenzwerte für Netzrückwirkungen durch DEA in Schweizer Verteilnetzen: Norm EN Technische Regeln zur Beurteilung von Netzrückwirkungen (DACHCZ Regeln) Zusammenfassend muss grundsätzlich Folgendes beachtet werden: 1.Spannungsänderungen durch Einschalten und Ausschalten der DEA ( U) 2.Stationäre Spannungsanhebung durch die Einspeisung ( UAn) 3.Flickerstärke und Harmonische 1 Zeit 2 Groupe E Powertage

10 Anschluss, technische Aspekte Wichtige Punkte im Netz (gemäss DC/PDIE) Grenzstelle: Anschlusspunkt auf der Seite des Netznutzers (Hauseinführung) Netzanschlussstelle: Anschlusspunkt des Netznutzers auf der Seite des öffentlichen Netzes (NS Kasten) Zwischen diesen beiden Punkten befindet sich die Anschlussleitung Die Grenz und die Netzanschlussstelle sind manchmal identisch (abgeschlaufter Anschluss) Norm EN Klar definierte Grenzwerte für Grenzstellen Niederspannung und Stationäre Spannung: Un +/ 10 % (Un = 400 V) Mittelspannung und Stationäre Spannung: Un +/ 10 % Groupe E Powertage

11 Anschluss, technische Aspekte DACHCZ Regeln Strengere Grenzwerte als EN Für die Stationäre Spannungsanhebung: im Niederspannungsnetz: UAn 3 % im Mittelspannungsnetz: UAn 2 % Die Spannungsanhebung wird für den gleichzeitigen Betrieb sämtlicher Erzeugungsanlagen gegenüber der Spannung ohne Einspeisung bestimmt Grenzwerte gelten in der Schweiz für die Grenzstellen Gemäss Definition ist für die Grenzwerte nach DACHCZ die Netzanschlusstelle relevant! Die Anforderungen in der Schweiz sind also höher. Warum? Groupe E Powertage

12 Anschluss, technische Aspekte Distribution Code Schweiz (DC) des VSE Es dürfen sich keine unzulässigen Netzrückwirkungen auf das Netz und auf Anlagen anderer Netznutzer ergeben. Die VNB sind an die DACHCZ Regeln gebunden. Die VNB bestimmen die Netzanschlussstelle (Anschlusspunkt auf der Seite des öffentlichen Netzes) Groupe E Powertage

13 NS-Anschluss, Beispiel Trafo in Pos. 3 (Median) Leistungen (3ph, cos = 1.0) entsprechen einer individuellen Spannungsanhebung von 3% an der Grenzstelle Beurteilungspunkt für die Netzrückwirkungen (CH) Grenzstelle Netzanschlussstelle Was passiert, wenn alle Erzeugungsanlagen mit Volllast in Betrieb sind? Groupe E Powertage

14 NS-Anschluss, Beispiel Für Mittelspannung kv (Uc, theoretische Spannung) Spannungsverlauf Spannungsänderung für einen Trafo in Pos. 3, U < 440 V: EN relative Spannungsanhebung > 3% DACHCZ für einen Trafo in Pos. 4, U > 440 V: EN Eine Lastflussberechnung ist deshalb zwingend nötig, um die stationären Spannungsanhebungen korrekt bestimmen zu können. Groupe E Powertage

15 NS-Anschluss, Beispiel Unser Beispiel... doch die Station ist auch mit dem übrigen Netz verbunden! NS MS und NS NS Die Mittelspannung steigt und muss evtl. auf Un + 2 % beschränkt werden Tatsächliche Spannung MS Was passiert, wenn alle Erzeugungsanlagen mit Volllast in Betrieb sind? Groupe E Powertage

16 NS-Anschluss, Beispiel Für Mittelspannung KV (Uc +2 %) Spannungsverlauf Spannungsänderung für einen Trafo in Pos. 3, U > 440 V: EN keinen Einfluss auf die relative Spannungsanhebung Erzeugungsanlagen können zugeschaltet werden. Stationäre Spannungsanhebungen von allen DEA im MS Netz müssen berücksichtigt werden. Groupe E Powertage

17 NS-Anschluss, Studie für ein nicht intelligentes Netz Die Studie verfolgt die folgenden zwei Ziele: Langfristige Einhaltung der Spannungsqualität gemäss DACHCZ Diskriminierungsfreie Behandlung von Erzeugern und zukünftigen Erzeugern Groupe E Powertage

18 NS-Anschluss, Auswirkungen Der Anschluss einer DEA an ein konventionelles Netz hat folgende Auswirkungen: Im besten Fall... keine Netzverstärkung nötig Verstärkung der bestehenden NS Anbindung (Erhöhung der Leiterquerschnitte) Einspeisung von P mit gleichzeitigem Verbrauch von Q (unter gewissen Bedingungen) Im schlechtesten Fall... neue unabhängige NS Anbindung neue MS/NS Station Das sind herkömmliche Lösungsansätze. Doch diese sind teuer und die Kosten werden von allen Endverbrauchern getragen. Groupe E Powertage

19 Verstärkung, die Kosten Falls eine Netzverstärkung nötig ist, werden die direkt verursachten Kosten wie folgt aufgeteilt: Für den VNB: Groupe E Powertage

20 Verstärkung, unklare Punkte Jede Situation ist anders und hängt weitgehend vom historisch bestehenden Netz ab. Die zukünftigen Erzeuger verstehen diesen Zusammenhang nicht immer. Nach welchen Kriterien soll beispielsweise entschieden werden, ob eine neue MS/NS Station auch für bestehende Verbraucher (und folglich vom VNB) oder ausschliesslich für die Erzeugung genutzt werden soll? Warum sollen unverhältnismässig hohe Investitionen in die Netzverstärkung getätigt werden, nur um einige kw einzuspeisen? Es gibt keine Rahmenbedingungen für eine nicht diskriminierende Bearbeitung der Anschlussgesuche für DEA Groupe E Powertage

21 Verstärkung, weitere Herausforderungen Der administrative Aufwand für Netzverstärkungen kann ziemlich gross werden. Der Zeitaufwand und die Fristen im Zusammenhang mit dem ESTI, kantonalen und anderen Behörden sind nicht zu vernachlässigen. Die nötigen Netzverstärkungen bedeuten eine erhebliche Arbeitsbelastung für die Bau Teams, zusätzlich zum bereits bestehenden Aufwand für Unterhalt und Ausbau der Netze. Sind wir bereit, diese Arbeiten innerhalb nützlicher Frist auszuführen, wenn eine Mehrheit der dezentralen Einspeisungsprojekte zur Umsetzung kommt? Groupe E Powertage

22 Nutzung und Betrieb des Verteilnetzes Die Richtung des Energieflusses im Verteilnetz ist nicht mehr klar definiert Neben den Schutzmassnahmen und der Auflage, dass DEA bei Netzstörungen oder ausfall nicht mehr einspeisen, ist vor allem die Einhaltung der Sicherheitsvorschriften für die Mitarbeitenden wichtig (VNB nicht zuständig für den Schutz der DEA) Die Energie aus DEA wird für die Bilanzzone der VNB immer weniger vernachlässigbar. Die Prognose der erzeugten Energiemenge wird also für die Lastprognosen im Verteilnetz immer wichtiger Groupe E Powertage

23 Auf dem Weg zu intelligenten Netzen (Smart Grids) Zweck von Smart Grids Anbindung der DEA ans Verteilnetz, ohne dass überdimensionierte Netze entstehen, durch Flexibilisierung von Erzeugung und Verbrauch... mehr erneuerbare Energien mit vernünftigem Kostenaufwand Im Voraus Die spezifischen Besonderheiten verschiedener DEA Typen für verschiedene Verbrauchs Szenarien definieren Rahmenbedingungen für Anschlüsse festlegen... VSE Dossier Vorschau 2012 für diesen Sommer erwartet Groupe E Powertage

24 Auf dem Weg zu intelligenten Netzen (Smart Grids) Groupe E Powertage

25 Auf dem Weg zu intelligenten Netzen (Smart Grids) Intelligente Netze Minimale Ausfallzeiten im Netzbetrieb gehören zu den wichtigsten Anforderungen an Smart Grids (passende Schutzmassnahmen, Fehlererkennung, Fernsteuerung der Stationen usw.) Aktive Märkte und Kunden Den Endkunden werden zahlreiche Produkte von ebenso zahlreichen Erzeugern geboten (viele Akteure sind im Spiel) Die VNB stehen im Zentrum des Smart Grid Systems, das Management der Netze, der Märkte und der Kunden kommt zu den bestehenden Bau, Anschluss und Betriebsaufgaben hinzu Groupe E Powertage

26 Auf dem Weg zu intelligenten Netzen (Smart Grids) MOVE (Elektromobilität) Aktive Märkte und Kunden Aufladelösungen Aktive Märkte und Kunden e vision (Verbrauchskontrolle) Elektrofahrzeuge Groupe E Powertage

27 Intelligente Netze (Smart Grids) Technische Richtlinien in Deutschland, in Kraft seit neue DEA > 100 kw müssen über eine Fernsteuerung verfügen und die aktuelle Leistung senden neue DEA von 30 bis 100 kw müssen über eine Fernsteuerung verfügen neue DEA bis 30 kw müssen über eine Fernsteuerung verfügen oder auf 70 % der Pmax beschränkt werden Anpassungsfrist für Photovoltaik > 100 kw: PV von 30 bis 100 kw, die nach dem in Betrieb genommen wurden: Es ist noch nicht klar definiert, wer die Kosten dafür übernimmt: der VNB oder der Betreiber der DEA. Die Frage wird heiss diskutiert. Wichtig für die Schweiz: Nicht zu lange mit Auflagen für die zukünftigen Erzeuger warten vorhanden) (zumindest für die DEA, auch wenn noch keine Fernsteuerungsmöglichkeiten Groupe E Powertage

28 Auf dem Weg zu intelligenten Netzen (Smart Grids) Für Verteilnetzbetreiber stellt sich also nicht die Frage, ob die Zukunft bei den Smart Grids liegt, sondern bis wann wir die nötigen Grundlagen für deren Umsetzung schaffen können. Groupe E Powertage

29 Schlussfolgerungen... für die Zukunft der Verteilnetze: Klare Rahmenbedingungen für DEA festlegen (auf nationaler Ebene) Grosses Fachwissen über die Netze erwerben oder vertiefen Netzdaten modellieren und aktualisieren Anschlüsse mit echten Lastflussrechnungen untersuchen Netze, Märkte und Kunden verwalten Intelligente Netze betreiben Auf die VNB warten also in den nächsten Jahren grosse Herausforderungen... Groupe E Powertage