Erzeugungsanlagen und Speichersysteme

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1 Erzeugungsanlagen und Speichersysteme Anwendungsregeln und Hinweise Technisches Anlagenmanagement Michael Rapp / Tanja Birk Februar 2015 Ein Unternehmen der EnBW

2 Agenda Technische Richtlinie und Anschlussbedingungen Lastverhalten bei Bezugs-, und Erzeugungsanlagen Wärmeentwicklung in Zählerplätzen Belastungs- und Bestückungsvarianten von Zählerplätzen Einbinden von stationären Speichersystemen FNN-Hinweis Anschluss und Betrieb von Speichern am Niederspannungsnetz E VDE-AR-E Entwurf Speicherstudien Erzeugungsanlagen VDE-AR-E Kennzeichnung von Anlage und PV-DC-Leitungsführung Plug & Play-Systeme Erzeugungsanlagen und Speichersysteme Netze BW GmbH Tanja Birk, Michael Rapp 2

3 Lastverhalten bei Bezugs- und Erzeugungsanlagen Technische Richtlinie und Anschlussbedingungen Bezugsanlage EZA mit PV EZA mit VKM Standard Lasprofil (SLP) H0 Lastverhalten an einer Bezugsanlage Erzeugungsanlagen und Speichersysteme Netze BW GmbH Tanja Birk, Michael Rapp 3

4 Wärmeentwicklung in Zählerplätzen Technische Richtlinie und Anschlussbedingungen Einsatz von Betriebsmitteln Verlustwärme wird über den Zählerplatz abgeführt Wärmeentwicklung durch Änderung des Betriebsverhaltens Größte Wärmeentwicklung im unterer Anschlussraum (Wärmenest) Wärmenest an den Abgangsklemmen SH- Schalter -> Eingangsklemmen Zähler Zähler 1 Zähler 4 Beachtung Lastverhalten am jeweiligen Zählpunkt Zähler 1 Zähler 2 Zähler 3 Zähler 4 Zähler 2 Zähler 3 Fazit - Gleichbehandlung der Zählerplätze (3- Pkt.-Befstigung und BKE-I) bei der Wärmeverlustentwicklung Erzeugungsanlagen und Speichersysteme Netze BW GmbH Tanja Birk, Michael Rapp 4

5 Belastungs- und Bestückungsvarianten von Zählerplätzen Technische Richtlinie und Anschlussbedingungen Einfach- und Doppelbelegung bei mehrfeldrigen Zählerplätzen BKE-I und Dreipunkt-Befestigung Anwendung H07V-K 10 mm² H07V-K 16 mm² Einfachbelegung Doppelbelegung Einfachbelegung Doppelbelegung Zähler Zähler 1 Zähler 2 Zähler Zähler 1 Zähler 2 Bezug 63 A 63 A 63 A 63 A 63 A 63 A Dauerstrom 32 A 32 A 32 A 44 A 32 A 32 A Bezug/Dauerstrom 63 A 32 A 63 A 32 A Doppelbelegung bei einfeldrigen Zählerschränken Dauerstrom mit jeweils 22 A Erzeugungsanlagen und Speichersysteme Netze BW GmbH Tanja Birk, Michael Rapp 5

6 Belastungs- und Bestückungsvarianten Technische Richtlinie und Anschlussbedingungen Dauerbetrieb Ja Nein Nein > 32 A Nein > 44 A Ja Ja Zählerplatz DIN mm² Verdrahtung Zählerplatz mit min. 16mm² Verdrahtung Zählerplatz gemäß Herstellerangaben (z.b. Wandlermessung) Erzeugungsanlagen und Speichersysteme Netze BW GmbH Tanja Birk, Michael Rapp 6

7 Agenda Technische Richtlinie und Anschlussbedingungen Lastverhalten bei Bezugs-, und Erzeugungsanlagen Wärmeentwicklung in Zählerplätzen Belastungs- und Bestückungsvarianten von Zählerplätzen Einbinden von stationären Speichersystemen FNN-Hinweis Anschluss und Betrieb von Speichern am Niederspannungsnetz E VDE-AR-E Entwurf Speicherstudien Erzeugungsanlagen VDE-AR-E Kennzeichnung von Anlage und PV-DC-Leitungsführung Plug & Play-Systeme Erzeugungsanlagen und Speichersysteme Netze BW GmbH Tanja Birk, Michael Rapp 7

8 Marktanreizprogramm Förderprogramm für Speichersysteme Speichersysteme Geförderte Mio Stück Mio [Quelle: KfW Bankengruppe, Hr. Wolfram Schweickhardt (Stv. Pressesprecher); Stand Ende Dezember 2014] Erzeugungsanlagen und Speichersysteme Netze BW GmbH Tanja Birk, Michael Rapp 8

9 FNN-Hinweis Anschluss und Betrieb von Speichern am Niederspannungsnetz Einbinden von stationären Speichersystemen Änderungen in folgenden Kapiteln: 1 Anwendungsbereich Nennung der Elektromobilität 3 Begriffe EnFluRi-Sensor kann auch im Speichersystem (z.b. im Wechselrichter) integriert sein 4.1 Technische Anforderungen Energiebezug nach TAB 2007 Energielieferung nach VDE-AR-N 4105 Allgemein TAB des Netzbetreibers 4.3 Anschlusskriterien 5. Anschluss- und Betriebskonzepte Erzeugungsanlagen und Speichersysteme Netze BW GmbH Tanja Birk, Michael Rapp 9

10 4.3 Anschlusskriterien - FNN-Hinweis Einbinden von stationären Speichersystemen PV- und Speichersysteme dürfen nur noch am gleichen Außenleiter angeschlossen werden (-> einphasige Anschlüsse bis max. 4,6 kva pro Außenleiter sind zulässig) Maximale Unsymmetrie (EZA&Speicher) 4,6 kva Kommunikative Kopplung (EZA&Speicher) oder Messung und Regelung der Netzaustauschleistung am NAP für jeden Außenleiter L1 L2 L3 N PE 3 kva EZA 1,6 kva = ~ Erzeugungsanlagen und Speichersysteme Netze BW GmbH Tanja Birk, Michael Rapp 10

11 4.3 Anschlusskriterien - FNN-Hinweis Einbinden von stationären Speichersystemen Im ersten Entwurf erlaubte man den Anschluss einer PV-Anlage und des Batteriespeichers an zwei verschiedenen Außenleiter (Praxisbeispiel: Entladung PV und Ladung Speicher) Ausgleichsströme über den Trafosternpunkt (Unsymmetrie im Verteilnetz) Verletzung der Symmetriebedingungen im Kundennetz 9,2 kva L1 L2 L3 N PE 4,6 kva EZA 4,6 kva = ~ Erzeugungsanlagen und Speichersysteme Netze BW GmbH Tanja Birk, Michael Rapp 11

12 5. Anschluss- und Betriebskonzepte - FNN-Hinweis Einbinden von stationären Speichersystemen Erweiterung der Messkonzepte Speichersystem im Erzeugungspfad (Speicher ohne Lieferung in das öffentliche Netz) für PV- Anlagen kleiner 10 kwp Erzeugungsanlagen und Speichersysteme Netze BW GmbH Tanja Birk, Michael Rapp 12

13 E VDE-AR-E (Entwurf) Einbinden von stationären Speichersystemen Anwendungsbereich Diese Anwendungsregel enthält die Sicherheitsanforderungen für die Planung, Errichtung, Betrieb, Demontage und Entsorgung für ortsfeste elektrische Energiespeichersysteme am Niederspannungsnetz. Anforderungen an den sicheren Einsatz und Betrieb den Aufstellungsort die elektrische Installation den Netzersatzbetrieb Prüfungen und Dokumentation Voraussichtliche Einführung Q2/2015 Erzeugungsanlagen und Speichersysteme Netze BW GmbH Tanja Birk, Michael Rapp 13

14 Schutz gegen elektrischen Schlag bei Netzersatzbetrieb E VDE-AR-E (Entwurf) Ein bestehendes TN-, TT- oder IT-System kann durch Umschalten in den Netzersatzbetrieb die Netzform ändern. Zur Einhaltung der Schutzmaßnahme Automatische Abschaltung der Stromversorgung (411) und des Zusatzschutzes (415) ist eine der beiden nachfolgenden Maßnahmen anzuwenden: Netzersatzbetrieb im IT-System Netzersatzbetrieb mit TN-System Erzeugungsanlagen und Speichersysteme Netze BW GmbH Tanja Birk, Michael Rapp 14

15 Netzersatzbetrieb im IT-System E VDE-AR-E (Entwurf) Überprüfung der Verbraucheranlage auf geeignete Betriebsmittel fürs IT-System z.b. Gas-Brennwert-Systeme, die häufig eine Flammüberwachung haben, funktionieren ohne Bezug zu Erdpotential nicht => diese BM sind für IT-Systeme nicht geeignet Isolationsüberwachungsgeräte (entsprechend DIN VDE ) Erkennen symmetrischer Isolationsfehler => Erdschlussrelais, die als Auswertekriterium die Verlagerungsspannung nutzen, sind nicht zulässig Schutz gegen elektrischen Schlag Automatische Abschaltung der Stromversorgung im IT-System Bei Auftreten eines Fehlers muss das inselnetzbildende System innerhalb 5 s abgeschaltet werden Wird Abschaltzeit überschritten, muss die Ausgangsspannung gegen Erdpotential auf maximal 50 V AC oder 120 V DC begrenzt werden. Zuschaltbedingung bei ausgelöster Abschaltung Zuschaltung nach Abschaltung darf erst erfolgen, wenn hoher Isolationswiderstand (> 300 Ω/V) erreicht ist Erzeugungsanlagen und Speichersysteme Netze BW GmbH Tanja Birk, Michael Rapp 15

16 Netzersatzbetrieb mit TN-System 1/3 E VDE-AR-E (Entwurf) Trafo Verteilnetz HAK Zähler Allpolige Koppelschütze eines NA-Schutz Allpolige Trennung (Trennen nach DIN VDE bzw. DIN VDE ) => integrierter Kuppelschalter allein erfüllt die nicht integrierter Kuppelschalter und selektive Leitungsschutzschalter (SLS) oder gleichwertige Schalteinrichtung S S S L1 L2 L3 PEN N PE Sternpunktbildner Die Sternpunktbildung muss im Produkt sein! Hauserder Die Sternpunktbildung muss niederohmig mit mindestens 10 mm² CU-Querschnitt oder äquivalent an die Haupterdungsschiene angeschlossen werden. = Wechselrichter Batterie PV Erzeugungsanlagen und Speichersysteme Netze BW GmbH Tanja Birk, Michael Rapp 16

17 Netzersatzbetrieb mit TN-System 2/3 E VDE-AR-E (Entwurf) Sternpunktbildner Verteilnetz HAK Allpolige Koppelschütze eines NA-Schutz Trafo Zähler S S S L1 L2 L3 PEN N PE = Die Sternpunktbildung muss im Produkt sein! Wechselrichter Hauserder Umschaltung der Sternpunktnachbildung von Netzparallel- zu Netzersatzbetrieb und umgekehrt darf 100 ms nicht überschreiten. Bei Versagen der Sternpunktnachbildung muss sich das inselnetzbildende System abschalten. Automatische Abschaltung der Stromversorgung (DIN VDE ) bei Auftreten eines Fehlers. Falls geforderte Abschaltzeit nicht eingehalten wird, muss die Ausgangsspannung gegen Erdpotenzial auf maximal 50 V AC oder 120 V DC (Spannungsreduktion im Überlastfall) begrenzt werden. Erzeugungsanlagen und Speichersysteme Netze BW GmbH Tanja Birk, Michael Rapp 17 PV Batterie

18 Netzersatzbetrieb mit TN-System 3/3 E VDE-AR-E (Entwurf) Sternpunktbildner Verteilnetz HAK Allpolige Koppelschütze eines NA-Schutz Trafo Zähler S S S L1 L2 L3 PEN N PE Die Sternpunktbildung muss im Produkt sein! Personen- und Betriebsmittelschutz gemäß DIN VDE aufbauen. Für TN-Netze ist eine entsprechende Erdung der Kundenanlage nötig. = Wechselrichter Batterie Hauserder Überprüfen einer funktionsfähigen Erde in der Kundenanlage PV Erzeugungsanlagen und Speichersysteme Netze BW GmbH Tanja Birk, Michael Rapp 18

19 Konventionelle Speicherung Speicherstudien Erzeugungsanlagen und Speichersysteme Netze BW GmbH Tanja Birk, Michael Rapp 19

20 Netzoptimierte Speicherung Speicherstudien Ein netzdienlicher PV-Batteriebetrieb reduziert die Einspeisespitze um ca. 40 % aller Systeme. Erzeugungsanlagen und Speichersysteme Netze BW GmbH Tanja Birk, Michael Rapp 20

21 Agenda Technische Richtlinie und Anschlussbedingungen Lastverhalten bei Bezugs-, und Erzeugungsanlagen Wärmeentwicklung in Zählerplätzen Belastungs- und Bestückungsvarianten Einbinden von stationären Speichersystemen FNN-Hinweis Anschluss und Betrieb von Speichern am Niederspannungsnetz E VDE-AR-E Entwurf Speicherstudien Erzeugungsanlagen VDE-AR-E Kennzeichnung von Anlage und PV-DC-Leitungsführung Plug & Play-Systeme Erzeugungsanlagen und Speichersysteme Netze BW GmbH Tanja Birk, Michael Rapp 21

22 VDE-AR-E Kennzeichnung von Anlage und PV-DC-Leitungsführung Mindestanforderungen an den DC-Bereich einer PV- Anlage im Falle einer Brandbekämpfung oder technischer Hilfeleistung Kennzeichnung von Anlage und PV-DC- Leitungsführung Ein Hinweisschild nach Anhang A muss Auskunft über das Vorhandensein einer PV-Anlage geben. Es muss am Übergabepunkt der elektrischen Anlage, z.b. Hausanaschlusskasten, Gebäudehauptverteiler angebracht werden und kann auch zur Kennzeichnung an Stromkreisverteilern verwendet werden Erzeugungsanlagen und Speichersysteme Netze BW GmbH Tanja Birk, Michael Rapp 22

23 Plug & Play-Systeme Widerspruch zu den allgemein anerkannten Regeln der Technik Anschluss über die nächstgelegenen Steckdose im Haus möglich? Stromerzeuger sind auf der Versorgungsseite aller Schutzeinrichtungen anzuschließen - niemals an Endstromkreisen Durch den Betrieb von kundeneigenen Stromerzeugern darf es nicht zu negativen Auswirkungen auf das Stromverteilungsnetz kommen. Automatische Trennung der Stromerzeuger vom öffentlichen Stromverteilungsnetz bei Versorgungsunterbrechung und bei Abweichungen von Spannung und Frequenz Stromerzeuger sind immer fest anzuschließen => der Anschluss an eine handelsübliche Steckdose eines beliebigen Stromkreises ist nicht zulässig. Der Anschluss an einem Endstromkreis ist in keinem Fall zulässig Quelle: - DIN VDE Abschnitt und Hinweis des DKE Normengremiums UK 221. Schutz gegen elektrischen Schlag Erzeugungsanlagen und Speichersysteme Netze BW GmbH Tanja Birk, Michael Rapp 23

24 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit Erzeugungsanlagen und Speichersysteme Netze BW GmbH Tanja Birk, Michael Rapp 24