HagerTipp 24 Hager Systemlösungen zur Einhaltung der neuen VDE-AR-N 4105:2011-08 und dem neuen EEG 2012 Neue Anforderungen für den Anschluss von Erzeugeranlagen im Niederspannungsnetz durch VDE-AR-N 4105 Die Anwendungsregel VDE-AR-N 4105:2011-8 Erzeugungsanlagen am Niederspannungsnetz, Technische Mindestanforderungen für den Anschluss und Parallelbetrieb von Erzeugungsanlagen am Niederspannungsnetz ist seit 01.08.2011 in Kraft. Sie fasst die wesentlichen Gesichtspunkte zusammen, die beim Anschluss von Erzeugungsanlagen an das Niederspannungsnetz des Netzbetreibers zu beachten sind. Sie dient gleichermaßen dem Netzbetreiber wie dem Errichter als Planungsunterlage und Entscheidungshilfe. Außerdem erhält der Betreiber wichtige Informationen zum Betrieb solcher Anlagen. Die VDE- Anwendungsregel ersetzt die 4. Ausgabe der VDEW- Richtlinie Eigenerzeugungsanlagen am Niederspannungsnetz [1]. Sie wurde völlig neu gestaltet und im logischen Aufbau übersichtlicher gegliedert. Erzeugungsanlagen sind unter Beachtung der jeweils gültigen Bestimmungen und Vorschriften so zu errichten und zu betreiben, dass sie für den Parallelbetrieb mit dem Niederspannungsnetz des Netzbetreibers geeignet sind und unzulässige Rückwirkungen auf das Netz oder andere Kundenanlagen ausgeschlossen werden. Dazu gehört u. a. auch, dass die maximale Scheinleistung einer Erzeugungsanlage SAmax nicht überschritten wird. Netz- und Anlagenschutz / NA-Schutz Eine Anforderungen der VDE-AR-N 4105:2011-8 ist der Netz- und Anlagenschutz. Er wirkt auf Kuppelschalter (z. B. Schütz, mechanische Lasttrennschalter, Leistungsschalter mit Motorantrieb) und löst diese aus, wenn definierte Grenzwerte einer Spannungs- oder Frequenzsteigerung überschritten bzw. unterschritten werden. Bei PV-Anlagen bis 30 kwp kann die Funktion im Wechselrichter integriert sein, bei größeren Anlagen wird ein zentraler NA-Schutz im Stromkreisverteiler gefordert. Besondere Merkmale: Selbstüberwachung/Einfehlersicherheit Plombierbar bzw. Passwortschutz Prüftaste wirkt auf Kuppelschalter definierte Grenzwerte für Spannung, Frequenz, Zu- und Abschaltzeiten Konformitätsnachweis zur Erfüllung der VDE-AR-N 4105 1
Der Kuppelschalter kann sowohl die Erzeugungsanlage mit dem Netz, als auch mit der übrigen Kundenanlage verbinden bzw. trennen. Er besteht aus zwei in Reihe geschalteten, elektrischen Schalteinrichtungen und ist damit redundant auszuführen. Der Kuppelschalter wird vom Netz- und Anlagenschutz angesteuert und löst automatisch aus, wenn mindestens eine Schutzfunktion anspricht. zudem muss eine Allpolige Abschaltung sichergestellt sein, dies bedeutet: das Schalten aller aktiven Leiter, kein PEN Der Aufbau ist unter Berücksichtigung der Einfehlersicherheit vorzunehmen. kurzschlussfeste Auslegung zwischen den Schalteinrichtungen Beide Schalteinrichtungen müssen unter Berücksichtigung der vorgeschalteten Sicherung und mindestens dem Lastschaltvermögen entsprechend dimensioniert werden. unverzögerte Abschaltung bei Ansteuerung vom NA-Schutz Reihenschaltung von zwei Schalteinrichtungen mit Motorantrieb + + 1. Schalteinrichtung 2. Schalteinrichtung Als bezeichnet man die externe Beeinflussung der Wirk leistungs - abgabe von erneuerbaren Stromerzeugern im Sinne der Netzstabilität: Falls ein Abschnitt des betreffenden Mittelspannungsnetzes oder des übergeordneten Transportnetzes überlastet wird und keine anderen Maßnahmen mehr greifen, muss der zuständige Verteilnetzbetreiber (VNB) die Möglichkeit haben, Erzeugungsanlagen kurzfristig und ferngesteuert in ihrer Leistung zu begrenzen. Eventuelle Ertragsausfälle werden den Betreibern gemäß 12 EEG 2012 zu 95 % erstattet. p 30 kwp PV-Anlagen mit einer installierten Leistung bis 30 kwp können sich wahlweise am beteiligen oder Ihre Einspeiseleistung dauerhaft auf 70 % der installierten Leistung beschränken. Hier erfolgt keine Ausfallerstattung. p > 30 bis 100 kwp PV-Anlagen mit einer installierten Leistung >30 bis 100 kwp müssen am beteiligt werden. Dieses kann auch als vereinfachtes umgesetzt werden. Das hat die Möglichkeit zur ferngesteuerten Begrenzung der Einspeiseleistung durch den Verteilnetzbetreiber. Die Ausführung wird z. B. mit den Komponenten: Rundsteuerempfänger + Leistungsreduzierungsbox + Hersteller Web Box realisiert. Somit kann ein Fernzugriff auf alle Wechselrichter vorgenommen werden, wobei beim vereinfachten der Rundsteuerempfänger direkt auf den Kuppelschalter wirken kann, und die PV-Anlage vom Netz trennt. p > 100 kwp PV-Anlagen mit einer installierten Leistung >100 kwp müssen am beteiligt werden. Das hat die Möglichkeit zur ferngesteuerten Begrenzung der Einspeiseleistung durch den Verteilnetzbetreiber. Die Ausführung wird z. B. mit den Komponenten: Rundsteuerempfänger + Leistungsreduzierungsbox + Hersteller Web Box realisiert. Somit kann ein Fernzugriff auf alle Wechselrichter vorgenommen werden. Zum Abruf der Ist-Einspeisung wird bei Anlagen über 100 kwp üblicherweise eine registrierende Lastgangmessung verwendet. Neuanlagen Inbetriebnahme *1) (IBN) ab 01.01.2012 p > 100 kwp Abruf Ist-Einspeisung Umsetzung bei IBN *1) PV-Generator + p > 30 bis 100 kwp oder vereinfachtes Wechselrichter p 30 kwp Wahlmöglichkeit durch Anlagenbetreiber 70 % Begrenzung der Wirkleistung 2 Hager Vertriebsgesellschaft mbh & Co. KG Zum Gunterstal 66440 Blieskastel Tel. 06842 945-0 www.hager.de
Einspeisevarianten 30 kwp 70 %-Variante Konkret bedeutet diese Forderung, das Anlagenbetreiber, die nicht am teilnehmen, dauerhaft höchstens 70 % der installierten Leistung einspeisen dürfen. Um 100 % der Leistung dauerhaft einspeisen zu dürfen benötigt man ein und einen Rundsteuerempfänger zur Abreglung durch den VNB. Die Begrenzung der Leistung erfolgt in der Regel über die Begrenzungsmöglichkeit des Wechselrichters. gemäß 6 EEG 2012 70 %-Variante 100 % installierte Leistung Beispiel VNB-Messung Einspeiseleistung 70 % Vereinfachtes für PV-Anlagen 100 kwp Da die praktische Umsetzung des s für kleinere PV-Anlagen aus unterschiedlichen Gründen kaum möglich ist, wird die Installation eines extern ansteuerbaren Schützes und gegebenenfalls eines Rundsteuerempfängers empfohlen. Damit ist die ferngesteuerte Ab-Reglung der Anlagenleistung auf 0 % möglich, sobald der Verteilnetzbetreiber das entsprechende Signal übermittelt. gemäß 6 EEG2012 30 kwp - Extern angesteuerter Schütz, der Rundsteuer empfänger wirkt auf den Schütz 30 kwp - Extern angesteuertes Schütz gemäß 6 EEG 2012 Hager Einspeiseschrank Relais Schütz 100 kwp - Vereinfachtes für PV- Anlagen, Rundsteuerempfänger steuert über den NA-Schutz und wirkt auf die Kuppelschalter 100 kwp - Extern angesteuertes Schütz gemäß 6 EEG 2012 Hager Einspeiseschrank Kuppelschalter Rundsteuerempfänger NA- Schutz Hausanschlusskasten Hausanschlusskasten Hausanschlusskasten VNB- Messung VNB- Messung Rundsteuerempfänger Hager Vertriebsgesellschaft mbh & Co. KG Zum Gunterstal 66440 Blieskastel Tel. 06842 945-0 www.hager.de 3
für PV-Anlagen > 100 kwp Anlagen > 100 kwp müssen über eine technische Einrichtung verfügen damit die ferngesteuerte Reduzierung durch den Verteilnetzbetreiber erfolgen kann, wobei aus Sicherheitsgründen nur drahtgebundene Kommunikation per RS485 zum Einsatz kommt. Zum Abruf der Ist-Einspeisung wird bei Anlagen über 100 kwp eine registrierte Lastgangmessung verwendet. Die Ausführung wird z. B. mit den Komponenten Rundsteuerempfänger + Leistungsreduzierungsbox + Hersteller Web Box realisiert, welche auf das wirken. Somit kann ein Fernzugriff auf alle angeschlossenen Wechselrichter vorgenommen werden. In der Regel sendet der Netzbetreiber ein Rundsteuersignal und stellt es über vier Relaiskontakte zur Verfügung. Die Leistungsreduzierungsbox übersetzt das digital codierte Signal in einen Steuerbefehl für die Hersteller Web Box, welches entsprechend verarbeitet und in eine Begrenzung der eingespeisten Wirkleistung umgesetzt werden muss (typischerweise 100, 60, 30 oder 0 % der Bemessungsleistung). Die jeweils geforderte Begrenzung muss innerhalb von 60 Sekunden von den Wechselrichtern realisiert werden. Diese Variante ist auch bei Anlagen zwischen >30 und 100 kwp einsetzbar. Anlagen über 100 kwp müssen nach dem EEG2012 ein verwenden und diese Variante einsetzen. Rundsteuerempfänger Hager Einspeiseschrank gemäß 6 EEG 2012 Kuppelschalter Hausanschlusskasten VNB- Messung NA- Schutz 4 Hager Vertriebsgesellschaft mbh & Co. KG Zum Gunterstal 66440 Blieskastel Tel. 06842 945-0 www.hager.de
Auslegung der Anlagen 30 kva Direktmessung ohne zentralen NA-Schutz und ohne zentralen Kuppelschalter Der im Wechselrichter integrierte NA-Schutz und Kuppelschalter ist ausreichend. VDE AR-N 4105 3,68 kva: Überfrequenz (ab 50,2 Hz mit 3,68 kva bis 13,8 kva: Überfrequenz (ab 50,2 Hz mit - eine maximale Unsymetrie von 4,6 kva je Außenleiter ist zulässig - Blindleistungsbereitstellung (cos Phi von 0,95 unterregt bis 0,95 überregt) 13,8 kva bis 30 kva Überfrequenz (ab 50,2 Hz mit - Einsatz dreiphasiger Wechselrichter oder kommunikative Kopplung dreier einphasiger Geräte für die Leistung, die 4,6 kva pro Phase übersteigt, dabei ist auch hier eine maximale Unsymetrie von 4,6 kva je Außenleiter zulässig - Blindleistungsbereitstellung (cos Phi von 0,90 unterregt bis 0,90 überregt) gemäß 6 EEG2012-70 % Begrenzung oder - vereinfachtes Für ältere Anlagen mit weniger als 30 kwp besteht generell keine Nachrüstpflicht. VNB - Direktmessung - bei 70 % Begrenzung im Wechselrichter VNB - Direktmessung - bei vereinfachten oder SG-EM = Steuergerät- Hager Vertriebsgesellschaft mbh & Co. KG Zum Gunterstal 66440 Blieskastel Tel. 06842 945-0 www.hager.de 5
Auslegung der Anlagen > 30 bis 100 kva - Direktmessung bis 39 kw - Wandlermessung ab 40 kw Konformer Wechselrichter: Der im Wechselrichter integrierte NA-Schutz und Kuppelschalter ist nicht mehr ausreichend. VDE AR-N 4105 Überfrequenz (ab 50,2 Hz mit - Einsatz dreiphasiger Wechselrichter oder kommunikative Kopplung dreier einphasiger Geräte für die Leistung, die 4,6 kva pro Phase übersteigt. Dabei ist auch hier eine maximale Unsymetrie von 4,6 kva je Außenleiter zulässig. - Blindleistungsbereitstellung (cos Phi von 0,90 unterregt bis 0,90 überregt) - zentraler NA-Schutz - zentraler Kuppelschalter (Allpolige Abschaltung) z. B. 2x Lastschütz oder 2x Lasttrennschalter mit Motorantrieb gemäß 6 EEG2012 - (Rundsteuerempfänger + Leistungsreduzierungsbox + Hersteller Web Box) oder - vereinfachtes, Rundsteuerempfänger steuert über den NA-Schutz und wirkt auf die Kuppelschalter Anlagen, die nach dem 31. Dezember 2008 in Betrieb genommen wurden, müssen bis Ende 2013 entsprechend nachgerüstet werden. Die Direktmessung bzw. Wandlermessung, wird entsprechend den Vorschriften des zuständigen VNB s ausgelegt und muss immer mit dem zuständigen VNB abgestimmt werden. Direktmessung 30 bis 39 kw: inkl. NA-Abschaltung und Kuppelschalter für das vereinfachte Direktmessung 30 bis 39 kw: inkl. NA-Abschaltung und Kuppelschalter für ein externes Wandlermessung 40 bis 99 kw inkl. NA-Abschaltung und Kuppelschalter für das vereinfachte 6 Hager Vertriebsgesellschaft mbh & Co. KG Zum Gunterstal 66440 Blieskastel Tel. 06842 945-0 www.hager.de
Auslegung der Anlagen > 100 kva - Wandlermessung Konformer Wechselrichter: Der im Wechselrichter integrierte NA-Schutz und Kuppelschalter ist nicht mehr ausreichend. VDE AR-N 4105 Überfrequenz (ab 50,2Hz mit - Einsatz dreiphasiger Wechselrichter oder kommunikative Kopplung dreier einphasiger Geräte für die Leistung, die 4,6 kva pro Phase übersteigt. Dabei ist auch hier eine maximale Unsymetrie von 4,6 kva je Außenleiter zulässig. - Blindleistungsbereitstellung (cos Phi von 0,90 unterregt bis 0,90 überregt) - zentraler NA-Schutz - zentraler Kuppelschalter (Allpolige Abschaltung) z. B. 1x Leistungsschalter mit Motor - antrieb und 1x Lasttrennschalter mit Motorantrieb gemäß 6 EEG2012 - (Rundsteuerempfänger + Leistungsreduzierungsbox + Hersteller Web Box) - Abruf der Ist-Einspeiseleistung durch den Verteilnetzbetreiber. (registrierte Lastgangmessung) Alle Anlagen müssen die Vorgabe ab 1.Juli 2012 erfüllen. Wandlermessung 40 bis 150 kw: inkl. NA-Abschaltung und Kuppelschalter für ein externes, muss immer mit dem zuständigen VNB abgestimmt werden Planungsbeispiel Beim Einsatz von einem (Anlagen >30 kwp ) könnte dieser Wandschrank direkt neben den Wechselrichtern montiert werden. Wandschrank IP44, SKII, H:950, B:500, T:205 mm Aufbau mit Hager Univers N System inkl. FI/LS 2-pol., 16 A, 30 ma, 2x Steckdosen, Einbauplatz für: SG-EM, Steuergerät, gelochte Montageplatte für die Systemgeräte wie z. B. Leistungsreduzierungsbox, Hersteller Web Box u. a. ZB22S SG- EM X1 X2 SG-EM = Steuergerät- Umbau oder Erweiterung einer bestehenden Anlage Bei Umbau oder Erweiterung einer Erzeugungsanlage >30 kva, d. h. Messeinrichtungen vor einer Inbetriebnahme zum 1.1.2012 muss der Anlagenbestand NA-Schutz + Kuppelschalter nach DIN VDE AR-N 4105 ergänzt und nachgebaut werden. D. h. bei einer Erweiterung besteht grundsätzlich Bestandschutz für vorhandene Anlagenteile. Ausschlaggebend für die Anforderungen an den neuen Anlagenteil ist jedoch immer die Gesamtleistung der Anlage. Übersteigt die neue Gesamtleistung 13,8 kva muss die Blindleistungsbereitstellung (cos Phi von 0,90) angepasst werden. Übersteigt die neue Gesamtleistung 30 kva, muss ein externer NA-Schutz installiert werden, dessen Kuppelschalter auch den ursprünglichen bestehenden Anlagenteil einbindet. Hager Vertriebsgesellschaft mbh & Co. KG Zum Gunterstal 66440 Blieskastel Tel. 06842 945-0 www.hager.de 7
Nachrüstung älterer PV-Anlagen Folgende Nachrüstung ist gefordert: 30 kwp Für Anlagen mit weniger als 30 kwp besteht generell keine Nachrüstpflicht. 30 bis 100 kwp Die Nachrüstung von PV-Anlagen zwischen 30 und 100 kwp werden am beteiligt. Dieses kann auch als vereinfachtes umgesetzt werden. Wenn die Anlage nach dem 1. Januar 2009 in Betrieb genommen wurde, muss die Nachrüstung bis Ende 2013 erfolgen. > 100 kwp Für Anlagen mit mehr als 100 kwp ist die entsprechende Technik für Anlagen- und Verteilnetzbetreiber verfügbar, so dass eine Nachrüstung bis Mitte 2012 problemlos möglich sein sollte. Bestandsanlagen Inbetriebnahme (IBN) vor 31.12.2011 p > 100 kwp Abruf Ist-Einspeisung Umsetzung bis 30.06.12 Ferngesteuerte Reduzierung der Wirkleistung bzw. PV-Generator Umsetzung bis 31.12.13 + Wechselrichter p > 30 bis 100 kwp Inbetriebnahme nach 31.12.08 nein ja Ferngesteuerte Reduzierung der Wirkleistung bzw. p 30 kwp Keine technische Vorgaben Alle Anlagen sind mit dem jeweiligen VNB abzustimmen. Technische Änderungen vorbehalten. Stand: 04/2012 Die VDE-AR-N 4105:2011-8; (Anwendungsregel) können Sie käuflich erwerben beim: VDE-Verlag GmbH, Bismarckstraße 33, 10625 Berlin Bitte beachten Sie in diesem Zusammenhang auch unsere Broschüre: Intelligent Messen Smart Metering mit der ehz-systemtechnik Weitere Informationen finden Sie auch unter www.hager.de im Bereich Service, Software & Downloads und auch auf Ihrem Smartphone unter http://mobile.hager.de Smart Metering mit der ehz-systemtechnik 8 Hager Vertriebsgesellschaft mbh & Co. KG Zum Gunterstal 66440 Blieskastel Tel. 06842 945-0 www.hager.de