Smart Grids für Stadtwerke Rundsteuerung und Netzüberwachung durch Smart Meter

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1 Rundsteuerung und Netzüberwachung durch Smart Meter Vortrag im Rahmen der Tagung Energiewende mit intelligenten Netzen Smart Grids in Baden-Württemberg Gerhard Ammon Geschäftsführer Stadtwerke Fellbach GmbH

2 Vorstellung der Stadtwerke Fellbach GmbH Eigner 87,99 % Stadt Fellbach 12,01 % EnBW Vorstellung 55 Mitarbeiter 10 Auszubildende Tätigkeitsschwerpunkte Strom, Gas-, Wasser- und Wärmeversorgung, Straßenbeleuchtung, Erneuerbare Energien, Erdgastankstelle, Betriebsführung, Contracting

3 SWF als Treiber der Energiewende - Beispiele für Maßnahmen Eigener Windpark 21 Photovoltaikanlagen Biogasanlage Solare Wärmeversorgung 34 Blockheizkraftwerke

4 Warum Smart Meter in Fellbach? SWF Anlagen wurden bis 2010 über Rundsteueranlage der EnBW gesteuert. Durch Abschaltung der Rundsteuerung der EnBW musste optimale Ersatzlösung gefunden werden. Eine von mehreren Alternativen stellten Smart Meter und intelligente Schaltboxen dar. Zum Zeitpunkt der Umstellung auf Smart Meter ging die Lösung der SWF über die Vorgaben des EnWG weit hinaus. Bilder: (o) Matthias Preisinger (u) Rolf_S, beide pixelio.de

5 Verwendete Smart Meter Lösung der SWF Siemens AMIS - Smart Grid Metering System 4-QuadrantenMultifunktionszähler zur Erfassung von Blind- und Wirkenergie. Elektronisches Lastschaltgerät (=Schaltbox) verwendet frei parametrierbares Uhrenprogramm und Möglichkeit zur Fernsteuerung. Zähler und Schaltbox kommunizieren über Powerline mit Datenkonzentratoren in Trafostationen. Zähler: Siemens TD-351x Umsetzung des Konzepts erfolgte mit ODR.

6 Funktionsweise des Powerline Systems Schalt -signal Konzentrator Leitsystem Bilder: Siemens, Microsoft

7 Mehrwert des Smart Grid Metering Systems der SWF Bilder: Siemens, Microsoft

8 Anwendung (1a): Ersatz der Rundsteueranlage Das elektronische Lastschaltgerät (=Schaltbox) ersetzt den klassischen Rundsteuerempfänger. Die Schaltbox liefert die Schaltsignale für Speicherheizungen, Wärmepumpen, etc. Die Schaltbox übernimmt das Freischalten und Sperren von Verbrauchern. Schaltprogramme oder befehle können jederzeit im Leitsystem umprogrammiert werden. Schaltbox: Siemens TD-3520 Die Schaltzustände werden in Logbüchern dokumentiert..

9 Anwendung (1b): Ersatz der Zweitarif Zählern Alle Zweitarifzähler der SWF wurden auf Smart Meter umgerüstet. Die Umschaltung des Zählwerks geschieht im Zähler selbst. Ein zusätzliches Gerät ist nicht erforderlich. Jedem Zähler kann ein eigenes Tarifprogramm zugeordnet werden. Die Auslesung der Zähler erfolgt über Powerline. Eine Ablesung vor Ort ist nicht mehr notwendig.

10 Anwendung (2): Erfassung und Auswertung des Stromverbrauchs Übersichtliche Darstellung des Stromverbrauchs für mehrere Zeiträume. Bewertung des Stromverbrauchs und möglicher Standbyverluste einfach möglich. Zähler hat Speichertiefe von 60 Tagen. Optimales Instrument für die Kundenberatung.

11 Anwendung (3): Steuerung und Überwachung der Straßenbeleuchtung Alle ca. 60 Schaltstellen der Straßenbeleuchtung in Fellbach werden über Smart Meter gemessen und über Schaltboxen gesteuert. Eine Einzel- oder Zentralschaltung jeder Schaltstelle ist dadurch komfortabel möglich. Der nächtliche Stromverbrauch wird täglich erfasst und Abweichungen vom Normzustand werden gemeldet. Die Steuerung wird zukünftig noch um eine lichtabhängige Komponente ergänzt. Bild (o) Sitego

12 Anwendung (3a): Tägliche Information per Mail über auffällige nächtliche Stromverbräuche der Schaltstellen Hohe Abweichungen weisen auf Störungen in der Straßenbeleuchtung hin. Ein Teil der genmeldeten Abweichungen entsteht durch die derzeitige Umrüstung der Straßenbeleuchtung auf LED Technik.

13 Anwendung (4): Einspeisemanagement Das Einspeisemanagement beschreibt die temporäre Reduzierung der Einspeiseleistung von EEG- oder KWK-Anlagen bei drohender Instabilität des Übertragungsnetzes. Photovoltaikanlagen und BHKW sind über das Powerline Stromnetz erreichbar und können bei Bedarf mittels der Schaltbox stufenweise ab- und zugeschalten werden. Die Erfassung der IST-Zustände der Stromeinspeisung der EEG und KWK Anlagen erfolgt über die Smart Meter.

14 Anwendung (5): Spannungsüberwachung im Netz Durch Stromeinspeisung von PV-Anlagen und BHKWs oder durch hohe Leistungsanforderungen können starke Schwankungen im Niederspannungsnetz entstehen. Mit dem integrierten Spannungsmesser im Smart Meter ist eine permanente Beobachtung der Spannungsqualität möglich (PQ-Monitoring). Das Spannungsqualitätsregister im Zähler speichert alle Messdaten und leitet sie weiter. Derzeit ist eine Überwachung der Spannungsqualität an Zählpunkten möglich. Bild: Microsoft

15 Anwendung (5): Spannungsüberwachung im Netz Auffällige Spannungswerte weisen auf überlastete Leitungsabschnitte hin.

16 Anwendung (5): Spannungsüberwachung im Netz Die Spektralanalyse zeigt sofort auf wo Verletzungen der Spannungsqualität auftreten. Zähler

17 Anwendung (6): Netzüberwachung von Trafostationen Erkennen von Überlastungen oder Reservekapazitäten der Trafostation. Berechnung der Wirkleistung und der Blindleistung (cos φ) im Netz. Fernauslesung möglich durch Datenübertragung über Powerline. Konnte mit dem ursprünglichen Ansatz nicht umgesetzt werden, da 100 A Zähler nie fertiggestellt wurde.

18 Fazit Smart Grid Metering System hat sich in Fellbach bewährt. Die Möglichkeiten des Systems werden vielfältig ausgeschöpft. Die Änderung des EnWG war ein Rückschlag für die SWF. Das vorhandene System kann zwar weiterbetrieben werden, die Smart Meter erfüllen aber nicht mehr die Anforderungen des novellierten EnWG. Eine Weiterentwicklung findet nicht statt. Beim nächsten Rollout beginnt das Spiel von vorne.

19 Ansprechpartner Stadtwerke Fellbach GmbH Dipl.-Ing. Gerhard Ammon Geschäftsführer Tel.: 0711 / Ringsstrasse Fellbach

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