ZVEH Wo kommt denn der Strom in Deutschland her?

Transkript

1 Planung, Errichtung und Prüfung elektrischer Anlagen der Energiegewinnungstechnik durch erneuerbaren Energien und moderne Energietechnologien unter Beachtung der VDE- Bestimmungen 10. Mai 2012 Dresden B. Schulze Bundesbeauftragter für das Normenwesen im

2 Wo kommt denn der Strom in Deutschland her?

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4 Rechtliche Grundlagen

5 Gesetz über die Elektrizitäts- und Gasversorgung vom 7. Juli Anforderungen an Energieanlagen (1) Energieanlagen sind so zu errichten und zu betreiben, dass die technische Sicherheit gewährleistet ist. Dabei sind vorbehaltlich sonstiger Rechtsvorschriften die allgemein anerkannten Regeln der Technik zu beachten.

6 Verpflichtung aus Rechtsvorschriften Verpflichtung aus Rechtsvorschriften 1. Energiewirtschaftsgestz EnWG 2. Erneuerbare Energiengesetz EEG 3. Niederspannungsanschlussverordnung NAV 4. Systemstabilitätsverordnung (50,2 Hz) Ein Muss

7 Gesetz über die Elektrizitäts- und Gasversorgung vom 7. Juli 2005 (2) Die Einhaltung der allgemein anerkannten Regeln der Technik wird vermutet, wenn bei Anlagen zur Erzeugung, Fortleitung und Abgabe von 1. Elektrizität die technischen Regeln des Verbandes der Elektrotechnik Elektronik Informationstechnik e. V. (VDE - Bestimmungen),. eingehalten worden sind.

8 Vermutungswirkung aus allgemein anerkannten Regeln der Technik Vermutungswirkung aus allgemein anerkannten Regeln der Technik 1. VDE Bestimmungen VDE 0100, VDE VDE Anwendungsregeln VDE AR N VDE Anwendungsregeln VDE AR N 4105 Ein Soll

9 Vertragsrechtliche Regelungen Vertragsrechtliche Regelungen 1. VdS Richtlinien VdS Besondere bauliche Anforderungen 3. Elektrische Anlagen von Wohngebäuden nach DIN Ein Kann

10 VDE-Bestimmung DIN VDE 0100 (VDE 0100) Errichten von Niederspannungsanlagen

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12 VDE-Bestimmung DIN VDE 0100 (VDE 0100) Errichten von Niederspannungsanlagen Norm gilt für Stromkreise mit Nennspannung bis - Wechselspannungen V bei Frequenzen von 50 Hz, 60 Hz und 400 Hz oder - Gleichspannungen V

13 VDE-Bestimmung DIN VDE 0100 (VDE 0100) Errichten von Niederspannungsanlagen Schutz zum Erreichen der Sicherheit 1. Schutz gegen elektrischen Schlag (Teil 410) 2. Schutz gegen thermische Auswirkungen (Teil 420) 3. Schutz bei Überstrom (Teil 430) 4. Schutz bei Fehlerströmen (Teil 442) 5. Schutz bei Überspannungen und (Teil 443) 6. Maßnahmen gegen elektromagnetische Einflüsse (Teil 444) 7. Schutz bei Unterbrechung der Stromversorgung (Teil 450)

14 Erste Deutsche elektrotechnische Norm 1896

15 VDE-Bestimmung DIN VDE 0100 (VDE 0100) Errichten von Niederspannungsanlagen Diese Norm gilt für die Planung, Errichtung und Prüfung neuer elektrischer Anlagen für: a) Wohnungsanwesen; b) Gewerbeanwesen; c) öffentliche Anwesen; d) Industrieanwesen; e) landwirtschaftliche und gartenbauliche Anwesen; f) Fertighäuser; g) Caravans, Campingplätze und ähnliche Plätze; h) Baustellen, Ausstellungen, Messen und andere vorübergehend errichtete Anlagen; i) Marinas; j) Beleuchtungsanlagen im Freien und ähnliche Anlagen; k) medizinisch genutzte Bereiche; l) bewegliche oder transportable elektrische Anlagen; m) Photovoltaikanlagen; n) Niederspannungs-Stromerzeugungsanlagen.

16 DIN VDE (VDE ): Errichten von Niederspannungsanlagen Niederspannungsstromerzeugungseinrichtungen

17 DIN VDE (VDE ): Niederspannungsstromerzeugungseinrichtungen

18 DIN VDE (VDE ): Niederspannungsstromerzeugungseinrichtungen Anwendungsbereich Allgemeine Anforderungen Schutz durch Kleinspannung mittels SELV o. PELV Fehlerschutz (Schutz bei indirektem Berühren) Schutz bei Überstrom Zusätzliche Anforderungen für Anlagen, bei denen die Stromerzeugungseinrichtung eine umschaltbare Versorgungsalternative zur allgemeinen Stromversorgung der Anlage darstellt Zusätzliche Anforderungen für Anlagen, bei denen ein Parallelbetrieb der Stromerzeugungseinrichtung mit anderen Stromquellen einschließlich einem Stromverteilungsnetz zulässig ist Anforderungen für Anlagen mit ortsfesten Batterien

19 DIN VDE (VDE ): Niederspannungsstromerzeugungseinrichtungen Anwendungsbereich Dieser Abschnitt legt die Anforderungen für die Auswahl und Errichtung von Niederspannungs- und Kleinspannungsstromerzeugungseinrichtungen fest, die dafür vorgesehen sind, eine Gesamtanlage oder einen Teil davon, entweder dauerhaft oder zeitweilig zu versorgen. Er enthält weiterhin Anforderungen für die Stromversorgungen folgender Anlagen: Stromversorgung einer Anlage, die nicht an ein Stromverteilungsnetz angeschlossen ist; Stromversorgung einer Anlage als Alternative zum Stromverteilungsnetz; Stromversorgung einer Anlage parallel zum Stromverteilungsnetz; geeignete Kombinationen der oben aufgeführten Stromversorgungen. Für Niederspannungsstromerzeugungseinrichtungen, die mit dem Niederspannungsnetz verbunden werden, sind zusätzlich die Anforderungen des Netzbetreibers zu berücksichtigen.

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21 Plug&Play Stecken Sie die Solarmodule einfach zusammen und verbinden Sie die Solaranlage mit der nächstgelegenen Steckdose im Haus.

22 DIN VDE (VDE ): Niederspannungsstromerzeugungseinrichtungen Mit Ausnahme von unterbrechungsfreien Stromversorgungen, die zur Versorgung von bestimmten Betriebsmitteln in einem Endstromkreis eingesetzt werden, müssen Stromerzeugungseinrichtungen auf der Versorgungsseite aller Schutzeinrichtungen der Endstromkreise angeschlossen werden.

23 DIN VDE (VDE ): Niederspannungsstromerzeugungseinrichtungen Bei Einspeisung in ein Stromverteilungsnetz müssen die besonderen Anforderungen des Netzbetreibers berücksichtigt werden. Siehe VDE Anwendungsregel VDE-AR-N 4105 Erzeugungsanlagen am Niederspannungsnetz Technische Mindestanforderungen für Anschluss und Parallelbetrieb von Erzeugungsanlagen am Niederspannungsnetz.

24 VDE-AR-N 4105: Erzeugungsanlagen am Niederspannungsnetz Technische Mindestanforderungen für Anschluss und Parallelbetrieb von Erzeugungsanlagen am Niederspannungsnetz

25 VDE-AR-N 4105: Erzeugungsanlagen am Niederspannungsnetz Technische Mindestanforderungen für Anschluss und Parallelbetrieb von Erzeugungsanlagen am Niederspannungsnetz

26 Anwendungsregel VDE-AR-N 4105 Der Anschluss an einen Endstromkreis ist in keinem Fall zulässig. Der Anlagenerrichter muss dabei auch eine besondere Sorgfalt auf die Prüfung der Elektroinstallation hinsichtlich Leitungsdimensionierung und Schutz legen. Beispiele für Zählerplatz-Konfigurationen sind in Anhang C dargestellt.

27 Anwendungsregel VDE-AR-N 4105 Einphasige Wechselrichter S E max 4,6 kva je Außenleiter 3 4,6 kva = S 13,8kVA E max

28 VDE-AR-N-4105 bisher Anschaltung beliebig großer und vieler einphasiger EZE, so lange 4,6 kva Unsymmetrie eingehalten werden neue Anforderung Anschaltung > 13,8 kva als Drehstromeinheit 1. Schritt: Leistungsgleich in den drei Phasen 2. Schritt: 120 fest verkettet 120 L3 L1 L2

29 VDE-AR-N-4105 bisher Abschaltung f > 50,2 Hz neue Anforderung Leistungsreduktion nach Kennlinie bei 50,2 < f < 51,5 Hz für Umrichteranlagen (PV) Gleichmäßige Verteilung der Abschaltfrequenz von 50,2 bis 51,5 Hz für alle anderen Anlagen

30 VDE-AR-N-4105 bisher fester cos φ = 1 II untererregt neue Anforderung Bereich von cos φ = ± 0,90 / 0,95 0,48 untererregt I III -1,0-0,2-0,48 1,0 P/P n IV übererregt übererregt cosϕ 0,9/0,95 *) 0,9/0,95 *) 1 übererreg untererreg 0,2 0,5 1 P/P Emax

31 Anwendungsregel VDE-AR-N Ausführung der Erzeugungsanlage/Netz- und Anlagenschutz (NA- Schutz) 6.1 Generelle Anforderungen Bei dem Netz- und Anlagenschutz (NA-Schutz) handelt es sich um eine typgeprüfte Schutzeinrichtung mit Konformitätsnachweis (siehe Anhang G.3), in der alle Schutzfunktionen nach 6.5 installiert sind. Der NA-Schutz wirkt auf den Kuppelschalter nach 6.4. Der NA-Schutz ist als zentraler NA-Schutz am zentralen Zählerplatz zu realisieren. Für Erzeugungsanlagen 30 kva ist auch ein in der/den Erzeugungseinheit(en) integrierter NA-Schutz zulässig. In Abhängigkeit der Summe der maximalen Scheinleistungen aller Erzeugungsanlagen an einem Netzanschlusspunkt S Amax ergeben sich für den NA-Schutz folgende Bedingungen:

32 Anwendungsregel VDE-AR-N 4105

33 Prüfvorschrift zum NA Schutz nach der VDE-AR-N-4105

34 VDE : Solar-Photovoltaik- (PV)-Stromversorgungssysteme

35 E DIN IEC (VDE ): Photovoltaik (PV) Stromversorgungssysteme

36 VDE : Schutz gegen elektrischen Schlag Schutz gegen elektrischen Schlag besteht aus zwei Schutzebenen 1. Basisschutz (Schutz gegen direktes Berühren) 2. Fehlerschutz (Schutz bei indirektem Berühren) Bei Vorhandensein beider Schutzebenen bilden sie eine Schutzmaßnahme zum Schutz von Personen.

37 E DIN IEC (VDE ): Photovoltaik (PV) Stromversorgungssysteme Fehlerschutz Eine der folgenden Schutzmaßnahmen muss auf der Gleichspannungsseite angewendet werden: Schutz durch Doppelte oder verstärkte Isolierung; Schutz durch Kleinspannung mittels (SELV und PELV).

38 E DIN IEC (VDE ): Photovoltaik (PV) Stromversorgungssysteme Außer wenn Fehlerschutz 1. einfache Trennung zwischen der Gleich- und der Wechselspannungsseite des PV Wechselrichters vorhanden ist, oder 2. der PV Wechselrichter aufgrund seiner Konstruktion keine DC-Fehlerströme in die elektrische Anlage einspeisen kann, muss ein für den Fehlerschutz des PV-Versorgungsstromkreises verwendeter RCD vom Typ B, entsprechend IEC 62423, sein.

39 E DIN IEC (VDE ): Photovoltaik (PV) Stromversorgungssysteme Ableitung von elektrostatischer Ladung Wo es erforderlich ist gegen die Effekte von elektrostatischer Ladung zu schützen, müssen strukturelle metallene Teile des PV-Generators mit einer PE-Klemme verbunden werden. Der Leiterquerschnitt muss mindestens 6 mm² aus Kupfer oder die gleiche Leitfähigkeit wie Kupfer haben. ANMERKUNG Der Modul Rahmen wird nicht als strukturelles metallenes Teile betrachtet.

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41 VDE 0100 Teil 712: Solar-Photovoltaik (PV) Stromversorgungssysteme Kennzeichnungspflicht in neuer VDE Verbindlich Es muss am Übergabepunkt der elektrischen Anlage, z. B. Hausanschlusskasten, Gebäudehauptverteiler, angebracht werden und kann auch zur Kennzeichnung an Stromkreisverteilern verwendet werden. Größe DIN A6

42 DIN EN (VDE ): Netzgekoppelte Photovoltaik-Systeme -Mindestanforderungen an Systemdokumentation, Inbetriebnahmeprüfung und wiederkehrende Prüfungen

43 DIN EN (VDE ): Netzgekoppelte Photovoltaik-Systeme -Mindestanforderungen an Systemdokumentation, Inbetriebnahmeprüfung und wiederkehrende Prüfungen

44 E-Check für PV Anlagen für PV-Anlagen

45 Zentralverband der Deutschen Elektro- und Informationstechnischen Handwerke META Handelsgesellschaft mbh

46 Einspeisemanagement EEG 2012

47 Einspeisemanagement EEG 2012

48 Einspeisemanagement EEG und 66 EEG 2012 Neuanlagen ab Bestandsanlagen bis Anlagen > 100 kwp Ab Bis Anlagen kwp Ab Bis Anlagen < 30 kwp Ab oder 70% Keine Nachrüstpflicht

49 Einspeisemanagement EEG 2012 EEG Erzeugungsanlagen mit einer installierten Leistung von mehr als 100 Kilowatt Hinsichtlich der konkreten Umsetzung der somit empfohlenen bidirektionalen Anbindung für EEG Erzeugungsanlagen mit einer installierten Leistung von mehr als 100 Kilowatt bestehen folgende Anforderungen am Verknüpfungspunkt (Definition gemäß EEG): Es sind folgende Messwerte an den Netzbetreiber zu übertragen: Ist-Wert der Wirkleistungseinspeisung (Mindestanforderung gemäß EEG) Ist-Wert der Blindleistungseinspeisung (Mindestanforderung gemäß EEG) Ist-Wert der Spannung (FNN Empfehlung) Ist-Wert des Stromes (FNN Empfehlung) Ist-Wert der Frequenz (FNN Empfehlung) Es sind folgende Befehle vom Netzbetreiber durch den Anlagenbetreiber zu empfangen und zu verarbeiten: Reduzierung der Wirkleistungseinspeisung Sollwertvorgabe 100%, 60%, 30% und 0% (Mindestanforderung)

50 Einspeisemanagement EEG 2012

51 Einspeisemanagement EEG 2012 PV Anlagen mit einer installierten Leistung bis 100 kwp 1. PV Anlagen < 100 kwp können am vereinfachtem Einspeisemanagement teilnehmen können. Also 0 % und 100% realisierbar mit Rundsteuertechnik und einem Schaltschütz oder Leistungsschalter 2. PV Anlagen < 30 kwp können am vereinfachtem Einspeisemanagement teilnehmen oder Alternativ eine Begrenzung der Wirkleistungseinspeisung auf 70% der Modul (kwp) Leistung, was einen Ertragsverlust von bis zu ca. 10% bedeutet.

52 ,2 Hz Problematik bei PV Anlagen

53 50,2 Hz Problematik bei PV Anlagen Problem: Aktuell sind ca. 25 GW PV Anlagenleistung am Netz, davon ca. 12 GW im Niederspannungsnetz, die sich bei einer Überschreitung der 50,2 Hz Netzfrequenz schlagartig vom Netz trennen. Ebenfalls schaltet die komplette Leistung bei Unterschreitung der Netzfrequenz von 50,2 Hz wieder schlagartig zu. An einem sonnigen und windstillem verbrauchsarmen Tag kann eine hohe Einspeiseleistung eine Erhöhung der Netzfrequenz verursachen, die dann zu einem plötzlichem Abschalten der PV Leistung führt. Da wenig konventionellen Kraftwerken am Netz sind die nachregeln könnten, führt dies zwangsläufig zu Systemunstabilitäten bzw. zu einem Black Out.

54 50,2 Hz Problematik bei PV Anlagen Am 1. September 2011 wurden im Rahmen der BMWi - Netzplattform, AG Systemsicherheit, die Ergebnisse der Studie vorgestellt. Aus den umfangreichen Untersuchungen können bzgl. einer nötigen Nachrüstung von PV-Bestandsanlagen folgende Kernaussagen (Empfehlungen) entnommen werden: Die Nachrüstung wird für alle nach dem in Betrieb genommenen PV- Anlagen mit einer installierten Leistung mit mehr als 10 kwp empfohlen. Sie soll zwischen 2012 und 2014 an etwa bestehenden PV-Anlagen mit Anschluss am Niederspannungsnetz technisch umgesetzt werden. Dabei wird folgender Zeithorizont angestrebt: PV-Bestandsanlagen > 100 kwp 6 bis 12 Monate PV-Bestandsanlagen > 30 kwp PV-Bestandsanlagen 30 kwp 24 Monate 24 bis 48 Monate In einem Nachrüstungszeitraum von 3 bis 4 Jahren bedeutet dies bundesweit etwa bis Nachrüstungen pro Monat.

55 50,2 Hz Problematik bei PV Anlagen Stand Entwurf einer Verordnung zur Regelung von Vorschriften auf dem Gebiet des Energiewirtschaftsrechts Artikel 1 Verordnung zur Gewährleistung der technischen Sicherheit und Systemstabilität (Systemstabilitätsverordnung) Artikel 2 Änderung der Anreizregulierungsverordnung

56 50,2 Hz Problematik bei PV Anlagen 1 Anwendungsbereich 2 Begriffsbestimmungen 3 Betroffene Wechselrichter von Anlagen 4 Technische Anforderungen an Wechselrichter von Anlagen im Niederspannungsnetz 5 Technische Anforderungen an Wechselrichter im Mittelspannungsnetz 6 Pflichten des Betreibers von Elektrizitätsverteilernetzen 7 Pflichten des Anlagenbetreibers 8 Kosten 9 Monitoring der Nachrüstung

57 VDE 0132: Brandbekämpfung und Hilfeleistung im Bereich elektrischer Anlagen

58 Statistik Statistisch gesehen haben allerdings die Brandschäden nach den Angaben der Versicherungswirtschaft nur einen Anteil von ca. 2 bis 3 % der Zahl der Gesamtschäden an PVA. Im Vordergrund stehen in der Schadensbilanz der Versicherer Schäden aus - Sturm (25 %), - Überspannung(14 %), - Schneedruck (12 %) und in der letzten Zeit - in zunehmendem Maße auch Diebstahl (8 %). Am häufigsten findet man Brandschäden an PVA in der Landwirtschaft.

59 Pressenotiz der DKE im April 2011 (Deutsche Kommission Elektrotechnik Elektronik Informationstechnik im DIN und VDE) Entgegen weit verbreiteter Meinungen, dass Einsatzkräfte zunächst den DC-Lasttrennschalter von PV-Anlagen betätigen müssen, bevor sie mit dem Löschen von Bränden beginnen dürfen, ist anzumerken, dass Einsatzkräfte bedenkenlos mit dem sofortigen Löschen beginnen können, wenn die Vorsichtsmaßnahmen und insbesondere die Sicherheitsabstände nach DIN VDE 0132 zu unter Spannung stehenden Teilen eingehalten werden.

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62 E VDE-AR-E Stand April 2011 Mindestanforderungen an den DC Bereich einer PV Anlage im Falle einer Brandbekämpfung oder technische Hilfeleistung

63 E VDE-AR-E Mindestanforderungen an den DC Bereich einer PV Anlage im Falle einer Brandbekämpfung oder technische Hilfeleistung

64 E VDE Stand September Stromversorgung von Elektrofahrzeugen

65 Stromversorgung von Elektrofahrzeugen

66 Stromversorgung von Elektrofahrzeugen Tankstelle Garage

67 Adapter von Drehstrom auf Wasser Verkäufer dieses Artikels? Artikelnummer: Startpreis: EUR 1,00

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69 Ende des Vortrages

70 und wenn Sie nicht mehr weiterwissen, es gibt immer ein Licht am Ende des Tunnels. Ende des Vortrages

71 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Burkhard Schulze Geschw. Scholl Str Calvörde Tel.: / Fax: / b.schulze-zveh@t-online.de