1. Berner Cleantech-Treff Kompetenzen erneuerbare Energien: Die Zukunft des Wechselrichters Daniel Freudiger, General Manager Sputnik Engineering International AG, Biel
Agenda 1. Kurzüberblick SolarMax 2. Energiewende mit Cleantech 3. Herausforderungen 4. Möglichkeiten der Wechselrichter 5. Rahmenbedingungen 6. Q&A
Aus 20 Jahren Erfahrungen lernen 360 Mitarbeiter 1992 2013 3 12.08.2013
Firmenentwicklung Kumulierte installierte Leistung in MW 0.1 MW 3500 MW 1992 2013 4 12.08.2013
Systemlösungen für alle Anforderungen 5 12.08.2013
Aus offizieller Broschüre Masterplan Cleantech Herausgeber: EVED, UVEK (2011) 6 12.08.2013
250 Jährlich installierte Leistung in MW 200 150 100 50 0 2006 2008 2010 2012 2014 2016 2018 2020 7 12.08.2013
9'000 8'000 Jährlich installierte Leistung in MW 7'000 6'000 5'000 4'000 3'000 Deutschland Italien Schweiz 2'000 1'000 0 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 8 12.08.2013
Energiewende mit Cleantech Erneuerbare Energien Energieeffizienz Intelligente Verbraucher 9 12.08.2013
Lösungen sind bereits vorhanden 10 12.08.2013
PV-Entwicklung / Herausforderungen Ist die Photovoltaik systemrelevant? Nicht (direkt) in der Schweiz Historischer Tag in Deutschland: 22.3.11 mehr PV als Atomstrom Damals ca. 17 GW installiert (heute > 30GW) 13 GW wurde eingespeist Was passiert, wenn 13 GW PV gleichzeitig abschalten? Dann geht nicht nur in Deutschland das Licht aus! Primär-Regelreserve in Europa ca. 3 GW In Deutschland ist PV bereits systemrelevant Resultierende Herausforderungen Lokale Spannungserhöhungen hauptsächlich in ländlichen Gegenden 50,2 Hz Problem (bei einer Überschreitung von 50,2Hz müssen in den meisten Ländern alle PV-Wechselrichter im Niederspannungsnetz abschalten) Netzrichtlinien müssen der Dynamik der Photovoltaik folgen 11 12.08.2013
Wechselrichter als Netzmanager Die gegenwärtig verfügbaren «Netzmanagement»-Funktionen der SolarMax Wechselrichter können grob in folgende Kategorien eingeteilt werden: Erzeugungsmanagement Remote-Wirkleistungsbegrenzung P(f)-Funktion Statische Spannungshaltung (Blindleistung) Feste Sollwerte Kennlinienfunktionen Dynamische Netzstützung (Fault Ride Through) Mit/ohne Blindstrom während des Fehlers 12 12.08.2013
Wechselrichter als Netzmanager Erzeugungsmanagement Remote-Wirkleistungsbegrenzung Zweck: Vermeidung von lokalen Überlastungen des Übertragungs- und Verteilnetzes durch zu hohe Einspeiseleistung. Sollwertvorgaben können über diverse Schnittstellen (digitale I/O, SCADA etc.) an die Wechselrichter bzw. Anlagen übermittelt werden. P(f)-Funktion «Automatische» Reduktion der Einspeiseleistung auf Basis einer vordefinierten Kennlinie 13 12.08.2013
Wechselrichter als Netzmanager Statische Spannungshaltung (Blindleistung) Lokale Spannungsregelung Durch die vermehrte Einspeisung kann es lokal zu Spannungserhöhungen kommen, was wiederum angeschlossene Verbraucher schädigen könnte. Das Verteilnetz wurde ursprünglich für einen «Top-Down» Leistungsfluss designt, mit dezentralen Generatoren kehrt sich dieser Energiefluss teilweise um. Durch die kontrollierte Abgabe bzw. Aufnahme von Blindleistung durch die Wechselrichter kann diese Problematik positiv beeinflusst werden >> die «Aufnahmefähigkeit» der bestehenden Netze wird erhöht! Verfügbare Blindleistungsmodi: Fixe Sollwerte für cosφ und Q (auch per Remote-Vorgabe) Q(U AC )- und cosφ (P AC )-Kennlinienfunktionen 14 12.08.2013
Wechselrichter als Netzmanager Dynamische Netzstützung (Fault Ride Through - FRT) Erhöhte Immunität gegen Netzstörungen Im Falle eines lokalen, beherrschbaren Kurzschlusses im Verteilnetz trennen sich die Wechselrichter mit FRT-Funktion nicht wie bisher vom Netz, sondern «durchfahren» den Spannungseinbruch und helfen so, grossflächige Blackouts wirkungsvoll zu verhindern. Bei Bedarf können die Wechselrichter das Netz innerhalb von Millisekunden mit einem zusätzlichen Blindstrom stützen, um so dem Spannungseinbruch entgegen zu wirken. 15 12.08.2013
Beispiel aus der Praxis Datenlogger MaxWeb NX SPC / MaxWeb NX pro Reduktion Wirkleistung ins Netz bei Bedarf Blindleistung an der Übergabestation (Einspeisepunkt) bereitstellen SCADA Anbindung Maximale Zuverlässigkeit Vielfältige Anschlussmöglichkeiten Bereit für künftige Anforderungen Regelung am Einspeisepunkt Swiss Quality 16 12.08.2013
Beispiel aus der Praxis I/O Modul integriert im Wechselrichter Statusmeldekontakt Eingang für Funkrundsteuersignalgeber Fehlermelde-Eingang für z.b. Überspannungsschutz ERWEITERBAR! I/O module 17 12.08.2013
Eigenverbrauch & lokales Speichersystem Durch das gezielte Verschieben und Zuschalten von Lasten (Lastmanagement) kann man den Eigenverbrauch optimieren, indem z.b steuerbare Verbraucher (z.b. Wärmepumpen) in Zeiten eines hohen Stromangebots oder eines geringeren Strombedarfs eingeschaltet werden. Zudem kann Solarstrom tagsüber in eine Batterie geladen werden. Dabei kann der Anlagenbetreiber aus verschiedenen Modi auswählen, wie die Batterie ge- bzw. entladen wird, beispielsweise in Abhängigkeit des Verbrauchs, der Uhrzeit oder auch um das Netz zu entlasten (Peak Shaving). P-Battery Upgrade Kit (bis 6 kwp) 18 12.08.2013
Situation in der Schweiz Möglichkeiten Wechselrichter Anwendung in der Schweiz Stufenweise Reduktion der Wirkleistung der PV-Anlage Automatische Drosselung der Wirkleistung ab 50,2 Hz Vorgabe konstanter Blindleistung Q Spannungshaltung Netzüberlastung Netzstützung Blindleistung in Abhängigkeit der momentanen Netzspannung Q(U) Vorgabe eines festen Verschiebungsfaktors cosφ Verschiebungsfaktor in Abhängigkeit der momentanen Wirkleistung cosφ(p) Fault-Ride-Through (FRT) 19 12.08.2013
Fazit Die Photovoltaik ist in der Schweiz noch nicht systemrelevant Es besteht also noch die Chance, frühzeitig geeignete Regeln für die Netzeinspeisung und -stabilisierung aufzustellen Dabei können die Erfahrungen aus anderen Märkten (DE, IT, AU etc.) zu Hilfe gezogen werden SolarMax unterstützt diesen Prozess Mitarbeit in nationalen/internationalen Gremien z.b. IEC TK82 (Photovoltaische Systeme) und TK77A (EMV & niederfrequente Netzrückwirkungen) Unsere Wechselrichter können ihren Beitrag zu einer "intelligenten" Netzeinspeisung leisten! 20 12.08.2013
21 12.08.2013 Rahmenbedingungen
Devon Mill, UK
Foto: KWO Michelin Werk, D-Karlsruhe
Umweltarena, Spreitenbach
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