Installateurversammlungen 2011

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1 Installateurversammlungen 2011

2 Agenda Erneuerbare Erzeugungsanlagen in Deutschland EA im Netzgebiet der EDN 50,2 Hz Problematik Auswirkungen EEG 2009 und EEG 2012 auf die organisatorischen Abläufe und die technischen Ausrüstungen von Standard Erzeugungsanlagen nach EEG Grundsätzliches zur Einführung der VDE AR 4105 Grenzwerte Umsetzung der AR 4105 (Hr. Obermeier) Bernfried Hug, AR 4105

3 Erneuerbare Erzeugungsanlagen in Deutschland Entwicklung der Stromerzeugung und installierten Leistung von Photovoltaikanlagen in Deutschland Energiebereitstellung [GWh] MW p installierte Leistung [MWp] [GWh] [MW p ] Quelle: BMU-KI III 1 nach Arbeitsgruppe Erneuerbare Energien-Statistik (AGEE-Stat); 1 GWh = 1 Mio. kwh; 1 MW = 1 Mio. Watt; Bild: BMU / Bernd Müller; Stand: Juli 2011; Angaben vorläufig Bernfried Hug, AR 4105

4 EA im Netzgebiet der EDN EEG-Einspeisung Energiedienst Netze GmbH GWh 400, Anlagen kw installierte Leistung - Stand: GWh 350,0 300,0 250,0 200,0 150,0 100,0 50,0 GWh eingespeiste Energie GWh 28,6 36,0 2,3 15,8 74,5 MW inst. Leistung 40,0 7,8 13,0 1,0 19, GWh 44,9 51,0 2,1 17,8 81,0 MW 52,2 9,0 13,0 1,0 20, GWh 57,9 55,4 2,4 16,0 69,5 71 MW Anlagen 10 MW 75 Anlagen 13 MW 13 Anlagen 1 MW 5 Anlagen 20 MW 136 Anlagen GWh 78,8 64,6 1,7 7,9 59,2 106 MW Anlagen 12 MW 81 Anlagen 9 MW 12 Anlagen 1 MW 5 Anlagen 20 MW 134 Anlagen 115,4 76,6 1,2 8,0 158,2 151 MW Anlagen 15 MW 87 Anlagen 9 MW 12 Anlagen 1 MW 5 Anlagen 70 MW 135 Anlagen 0,0 Wasserkraft 135 Anlagen Deponiegas-Klärgas 5 Anlagen Windkraft 12 Anlagen Biomasse 87 Anlagen Photovoltaik Anlagen Bernfried Hug, AR 4105

5 EA im Netzgebiet der EDN Anzahl Anmeldungen - EEG-Anlagen pro Jahr * * bis Bernfried Hug, AR 4105

6 EA im Netzgebiet der EDN Anzahl Anmeldungen - EEG-Anlagen Jan 11 Feb 11 Mrz 11 Apr 11 Mai 11 Jun 11 Jul 11 Aug 11 Sep 11 Okt Bernfried Hug, AR 4105

7 50,2 Hz Problematik G Gas- Motor Ungleichgewicht! Last und (Erzeugungsüberschuss) (Erzeugungsmangel) im Gleichgewicht momentan bezogene Energie momentan eingespeiste Energie Bernfried Hug, AR 4105

8 50,2 Hz Problematik Warum war der technische Hinweis erforderlich? Problemstellung: Gefahr eines Blackout - ausgelöst durch NS-PV- Anlagen Die in den Wechselrichtern integrierte selbsttätige Schaltstelle nach DIN V VDE V (früher ENS) trennt den Wechselrichter bei 50,2 Hz vom Netz Durch den massiven Zubau von PV-EA sind zwischenzeitlich aber bereits mehrere GW Einspeiseleistung in der Niederspannung angeschlossen, die bei 50,2 Hz abschalten. Das Problem ist den ÜNB bekannt und wurde auch bei den neuen Anwendungsregeln berücksichtigt. Bis zum Inkrafttreten der Anwendungsregel ist eine Übergangslösung erforderlich Bernfried Hug, AR 4105

9 50,2 Hz Problematik Frequenz im UCTE (Europ. Verbund- ) Netz = 50 Hz Frequenzband: 47,5 Hz 50,2 Hz bisherige Regelung Überfrequenzband sehr eng Einspeiseleistung Deutschland: ca. 18 GW maximale verfügbare Regelleistung: ca. 3 GW Folge bei Fehler im Höchstspannungsnetz oder Ausfall von Kraftwerksleistung Netzfrequenz im UCTE Netz würde 50 Hz übersteigen bzw. stark unter 50Hz fallen führt zu einem Ausfall der dezentralen Erzeugungsanlagen danach wieder Zuschaltung nach Wartezeit aller Erzeugungsanlagen Anlagen fast schlagartig Überlastung des Netzes großflächiger Ausfall Bernfried Hug, AR 4105

10 50,2 Hz Problematik Konsequenz Droht ein Blackout? Die meisten deutschen Photovoltaik-Anlagen müssen teuer nachgerüstet werden. Quelle: Spiegel, Ausgabe 19 / gilt seit Bernfried Hug, AR 4105

11 50,2 Hz Problematik Bernfried Hug, AR 4105

12 Auswirkungen EEG 2009 und EEG 2012 auf die organisatorischen Abläufe und die technischen Ausrüstungen von Standard Erzeugungsanlagen nach EEG Rundschreiben 02/2011: Informationen zum Erneuerbare- Energien-Gesetz (EEG), geändert am 12.April Bernfried Hug, AR 4105

13 Technische Vorgaben nach 6 EEG 2012 für das Einspeisemanagement von PV- und KWK-Anlagen bei IBS ab Neuanlagen IBS ab Ja P> 100 kw P> 100 kwp P> 30 kwp bis 100kWp P 30 kwp Wahlmöglich -keit *1) Abrufung IST-Einspeisung Ferngesteuerte Reduzierung Ferngesteuerte Reduzierung 70% - Begrenzung Umsetzung bei IBS KWK- Anlage PV-Anlage Bestandsanlagen IBS bis Nein P> 100 kwp P> 30 kwp bis 100kWp P 30 kwp Ja IBS nach Nein Abrufung IST-Einspeisung Ferngesteuerte Reduzierung Ferngesteuerte Reduzierung keine techn. Vorgaben nach 6 EEG 2012 Umsetzung bis Umsetzung bis Anmerkung: Mehrere Anlagen sind zusammenzufassen, wenn 1. sie sich auf demselben Grundstück oder sonst in unmittelbarer räumlicher Nähe befinden und 2. innerhalb von zwölf aufeinanderfolgenden Kalendermonaten in Betrieb genommen worden sind Bernfried Hug, AR 4105

14 Grundsätzliches zur AR 4105 Rundschreiben 03/2011: Neue Anwendungsregel VDE - AR , Erzeugungsanlagen am Niederspannungsnetz Bernfried Hug, AR 4105

15 Grundsätzliches zur AR 4105 Wo finde ich die AR 4105? Bernfried Hug, AR 4105

16 Grundsätzliches zur AR 4105 Grund und Dauer der Überarbeitung Aufgrund der rasant steigenden Erzeugungsleistung in der Niederspannung müssen auch NS-Erzeugungsanlagen einen Beitrag zur Netzstützung leisten. Aber welchen? Statische Spannungshaltung (Blindleistung)?, Automatische Wirkleistungsreduktion bei Überfrequenz?, Dynamische Netzstützung?, Drehstromeinspeisung?,. Start FNN Regelsetzungsverfahren unter Beteiligung der betroffenen Fachkreise gemäß VDE-AR-N 100 Juli 2007 Start im VDN August 2008 Hersteller als Gäste Mai 2009 Neugründung der FNN-PG Juli 2010 Entwurfsveröffentlichung 2011 Inkrafttreten Quelle: TAB Fachvortrag 2011, Dipl.-Ing. Ragnar Hüttner, envia Verteilnetz GmbH, Dr.-Ing. Enno Wieben, EWE NETZ GmbH Bernfried Hug, AR 4105

17 Grundsätzliches zur AR 4105 Das Wichtigste der VDE AR 4105 in Kürze VDE Bestimmung erleichtert die Netzintegration von dezentralen Erzeugungsanlagen Kern der VDE-AR-N 4105 bilden Netzstützende Funktionalitäten zur Gewährleistung eines sicheren und zuverlässigen Netzbetriebs für eine möglichst hohe Einbindung von Erzeugungsleistung in das Niederspannungsnetz Übergangsfristen: PV-Anlagen am NS-Netz sonstige EA am NS-Netz VDE-AR-N als Bestandteil der TAB eines Netzbetreibers vorgesehen Erhöhung der Planungs-, Investitions- und Handlungssicherheit für Planer, Errichter und Betreiber durch diesen technischen Standard Bernfried Hug, AR 4105

18 Übersicht von Grenzwerten bei Einspeiseanlagen Leistungsgrenzwert Kriterium Vorschrift > 0 kw PV Technische Einrichtung zur Leistungsreduzierung nötig EEG 2012 > 3,68 kva Cosφ 0,95 ind. AR ,6 kva Maximale einphasige Asymmetrie AR 4105 > 13,8 kva Symmetrierung erforderlich + Cosφ 0,9 ind. AR kw > 100 kw 500 kw PV: alternativ zur techn. Einrichtung dauerhafte Leistungsreduzierung auf 70% möglich Registrierende Lastgangmessung erforderlich Selbstverbrauch möglich EEG kw Best. Netzverknüpfungspunkt des Grundstücks geeignet EEG 2012 > 30 kva Zentraler Netz- und Anlagenschutz erforderlich AR kw Wandlermessung erforderlich (maßgebend ist der dauerhafte Betriebsstrom > 63A nach TAB) > 100 kw Techn. Einrichtung zur Leistungsreduzierung erforderlich EEG 2012 TAB EEG2012 EEG Bernfried Hug, AR 4105

19 Danke für Ihre Aufmerksamkeit

20 Erzeugungsanlagen am Niederspannungsnetz VDE-AR-N Daniel Obermeier

21 Gültig seit Ersetzt VDEW Richtlinie Erzeugungsanlagen am Niederspannungsnetz 4. Ausgabe Übergangsfrist für PV Anlagen Alle anderen Erzeugungsanlagen Erzeugungsanlagen in Summe 100kVA, die über eine bezugsseitig genutzte Kundenstation angeschlossen werden sollen, dürfen nach dieser Richtlinie angeschlossen und betrieben werden Für bestehende Anlagen gilt zunächst Bestandsschutz *) *) treten bei Bestandsanlagen Probleme im Zusammenhang mit Schutzfunktionen der außer Kraft gesetzten VDEW Richtlinie auf (z.b. Impedanzmessung), kann nach der Vorgabe der VDE Regel umgerüstet werden. 2

22 5.5 Anschlusskriterien Zugängliche Trennstelle entfällt Erzeugungsanlagen sind grundsätzlich symmetrisch dreiphasig vorzusehen Ausnahmen: Einphasige Anlagen sind möglich bis 3 x 4,6 kva = 13,8 kva Einphasige WR > 4,6 kva müssen kommunikativ angeschlossen werden, somit wirken die gekoppelten WR wie symmetrische Wechselrichter (z. B. SMA Power Balancer) Max. Unsymmetrie von 4,6 kva bleibt weiterhin bestehen 3

23 5.7 Verhalten der Erzeugungsanlage am Netz Erzeugungsmanagement / Netzsicherheitsmanagement > 100 kw Leistungsreduzierung 100 / 60 / 30 / 0 % generelle Abschaltung ist möglich Wirkleistungseinspeisung bei Überfrequenz - regelbare Anlagen: > 50,2 Hz Wert zum Zeitpunkt der Überschreitung wird eingefroren Bild 3 Wirkleistungsreduktion bei Überfrequenz - nichtregelbare Anlagen dürfen sich vom Netz trennen zwischen 50,2 51,5 Hz Wirkleistungseinspeisung bei Unterfrequenz: zwischen 47,5 50 Hz keine Trennung vom Netz 4

24 5.7.4 Grundsätze der Netzstützung Erzeugungsanlagen müssen sich generell an der statischen Spannungshaltung beteiligen, d.h. langsame Spannungsänderungen müssen in verträglichen Grenzen gehalten werden Eine dynamische Netzstützung, also eine Spannungshaltung bei Spannungseinbrüchen in den übergeordneten Spannungsebenen, wird nicht gefordert Blindleistung S Emax 3,68 KVA cos φ 0,95 untererregt bis 0,95 übererregt (ohne Vorgabe VNB) 3,68 kva < S Emax 13,8 kva cos φ 0,95 untererregt bis 0,95 übererregt (Kennlinienvorgabe VNB möglich) S Emax > 13,8 kva cos φ 0,90 untererregt bis 0,90 übererregt (Kennlinienvorgabe VNB möglich) Wird vom Netzbetreiber eine Kennlinie vorgegeben, so muss sich jeder aus der Kennlinie ergebende Sollwert innerhalb von 10 Sekunden an der Erzeugungseinheit automatisch einstellen. 5

25 Schaubild zur Standard-Kennlinie für cos φ 6

26 6 Netz- und Anlagenschutz Der NA-Schutz ist in jedem Fall als zentraler Schutz am zentralen Zählerplatz zu realisieren S Amax 30 kva integrierter Schutz zulässig S Amax > 30 kva zentraler NA-Schutz am zentralen Zählerplatz Wirkt auf einen zentralen oder integrierten Kuppelschalter Sowohl beim zentralen als auch beim integrierten NA-Schutz muss die Einfehlersicherheit gewährleistet sein ANMERKUNG Bei Schutzauslösungen am integrierten NA-Schutz ist grundsätzlich zuerst der Anlagenerrichter zu informieren, da die Ursache für die Auslösungen auch in der Kundeninstallation liegen kann. Bei Schutzauslösungen am zentralen NA-Schutz ist der Netzbetreiber zu informieren. 7

27 6.4.1 Kuppelschalter Für den Anschluss der Erzeugungsanlage an das Niederspannungsnetz des Netzbetreibers oder an die übrige Kundenanlage ist ein Kuppelschalter zu verwenden. Der Kuppelschalter besteht aus zwei in Reihe geschalteten, elektrischen Schalteinrichtungen und ist damit redundant auszuführen. Der Kuppelschalter wird vom NA-Schutz angesteuert und löst automatisch aus, wenn mindestens eine Schutzfunktion anspricht. Der Kuppelschalter kann sowohl die gesamte Kundenanlage mit dem Netz verbinden als auch die Erzeugungsanlage mit der übrigen Kundenanlage. Sofern kein Inselbetrieb vorgesehen ist, können dafür die Schalteinrichtungen der einzelnen Erzeugungseinheiten (integrierter Kuppelschalter ) verwendet werden. Eine allpolige Abschaltung ist zwingend erforderlich Die Schalteinrichtungen des Kuppelschalters müssen kurzschlussfest ausgelegt und unter Berücksichtigung der nach 6.5 erforderlichen Schutzeinrichtungen unverzögert auslösbar sein. Die Eigenzeit des Kuppelschalters ist in den Herstellerunterlagen anzugeben. 8

28 6.4.2 Zentraler Kuppelschalter Beide Schalteinrichtungen des zentralen Kuppelschalters sind als galvanische Schalteinrichtungen auszuführen (z. B. Schütze (nur bei Erzeugungsanlagen mit S Amax 100 kva), Motorschutzschalter, mechanischer Leistungsschalter) Die beiden Schalteinrichtungen des Kuppelschalters sind im Stromkreisverteiler der Erzeugungsanlage unmittelbar am zentralen Zählerplatz zu installieren. 6.5 Schutzeinrichtungen für den Kuppelschalter Bei Erzeugungsanlagen > 30 kva müssen die Spannungsschutzeinrichtungen dreiphasig ausgeführt werden. Frequenzschutzeinrichtungen können einphasig ausgelegt werden. Die Einstellwerte der Schutzfunktionen und die letzten fünf datierten Fehlermeldungen müssen am NA-Schutz ablesbar sein. Versorgungsunterbrechungen 3 Sekunden dürfen zu keinem Verlust der Fehlermeldungen führen. Der zentrale NA-Schutz verfügt über eine Prüftaste für einen Auslösetest NA-Schutz + Kuppelschalter haben eine maximal Eigenzeit / Abschaltzeit von 200ms Netzersatzbetrieb erfordert besondere Anforderungen an den NA-Schutz 9

29 Übersicht der Anforderungen bei Neuanlagen Anforderung und Gültigkeit 3,68 kva 4,6 kva 13,8 kva > 13,8 kva 30 kva > 30 kva > 100 kva Einspeisung aller EZA Einphasig oder Drehstrom Drehstrom Autom. Wirkleistungsreduktion (f>) EZE ja Blindleistung EZA Keine Vorgabe NB Vorgabe NB cos φ = 0,95 unter- bis übererregt Vorgabe NB cos φ = 0,9 unter- bis übererregt Schutz aller EZA Integrierter NA-Schutz oder Zentraler NA-Schutz Zentraler NA-Schutz 10

30 11

31 12

32 13

33 14

34 15

35 16

36 TR Erzeugungsanlagen am Mittelspannungsnetz Anmerkung *: Können für PV- und Brennstoffzellenanlagen mit Inbetriebsetzung ab dem die Zertifikate noch nicht zum Inbetriebsetzungszeitpunkt vorgelegt werden, sind diese bis spätestens zum nachzureichen. Sollte der jeweilige Anlagenbetreiber für diese PV- bzw. Brennstoffzellenanlagen am 1. Oktober 2011 noch keine Zertifikate beim zuständigen Netzbetreiber vorgelegt haben und sollten diese Anlagen die Anforderungen der Nr. 2.4 dieser Unterlage nicht erfüllen, ist der Netzbetreiber berechtigt, die Trennung dieser Erzeugungsanlagen vom Netz zu verlangen oder die Trennung dieser Anlagen vom Netz selber vorzunehmen. 17

37 Danke für Ihre Aufmerksamkeit

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