Installateurversammlungen 2011

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) 2 10.11.2011 Bernfried Hug, AR 4105

Erneuerbare Erzeugungsanlagen in Deutschland Entwicklung der Stromerzeugung und installierten Leistung von Photovoltaikanlagen in Deutschland 18.000 Energiebereitstellung [GWh] 17.320 MW p 18.000 16.000 installierte Leistung [MWp] 16.000 14.000 14.000 12.000 12.000 [GWh] 10.000 8.000 10.000 8.000 [MW p ] 6.000 6.000 4.000 4.000 2.000 0 1 2 3 6 8 11 16 26 32 42 64 76 162 313 556 1.282 2.220 3.075 4.420 6.583 11.683 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2.000 0 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 10.11.2011 3 Bernfried Hug, AR 4105

EA im Netzgebiet der EDN EEG-Einspeisung 2006-2010 - Energiedienst Netze GmbH GWh 400,0 10.798 Anlagen - 245.933 kw installierte Leistung - Stand: 31.12.2010 2010 359 GWh 350,0 300,0 250,0 200,0 150,0 100,0 50,0 GWh eingespeiste Energie 2006 157 GWh 28,6 36,0 2,3 15,8 74,5 MW inst. Leistung 40,0 7,8 13,0 1,0 19,8 2007 197 GWh 44,9 51,0 2,1 17,8 81,0 MW 52,2 9,0 13,0 1,0 20,8 2008 201 GWh 57,9 55,4 2,4 16,0 69,5 71 MW 6.316 Anlagen 10 MW 75 Anlagen 13 MW 13 Anlagen 1 MW 5 Anlagen 20 MW 136 Anlagen 2009 212 GWh 78,8 64,6 1,7 7,9 59,2 106 MW 8.175 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 10.559 Anlagen 15 MW 87 Anlagen 9 MW 12 Anlagen 1 MW 5 Anlagen 70 MW 135 Anlagen 0,0 Wasserkraft 135 Anlagen 2006 2007 2008 2009 2010 Deponiegas-Klärgas 5 Anlagen Windkraft 12 Anlagen Biomasse 87 Anlagen Photovoltaik 10.559 Anlagen 2010 4 10.11.2011 Bernfried Hug, AR 4105

EA im Netzgebiet der EDN Anzahl Anmeldungen - EEG-Anlagen pro Jahr 3500 3000 2938 2500 2591 2000 2290 1500 1000 500 0 2009 2010 2011* * bis 09.11.2011 5 10.11.2011 Bernfried Hug, AR 4105

EA im Netzgebiet der EDN Anzahl Anmeldungen - EEG-Anlagen 2011 400 350 341 300 292 302 315 250 219 226 200 196 150 144 100 100 50 47 0 Jan 11 Feb 11 Mrz 11 Apr 11 Mai 11 Jun 11 Jul 11 Aug 11 Sep 11 Okt 11 6 10.11.2011 Bernfried Hug, AR 4105

50,2 Hz Problematik G Gas- Motor Ungleichgewicht! Last und (Erzeugungsüberschuss) (Erzeugungsmangel) im Gleichgewicht momentan bezogene Energie momentan eingespeiste Energie 7 10.11.2011 Bernfried Hug, AR 4105

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 0126-1-1 (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. 8 10.11.2011 Bernfried Hug, AR 4105

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 9 10.11.2011 Bernfried Hug, AR 4105

50,2 Hz Problematik Konsequenz Droht ein Blackout? Die meisten deutschen Photovoltaik-Anlagen müssen teuer nachgerüstet werden. Quelle: Spiegel, Ausgabe 19 / 07.05.11 gilt seit 01.04.2011 10 10.11.2011 Bernfried Hug, AR 4105

50,2 Hz Problematik 11 10.11.2011 Bernfried Hug, AR 4105

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 2011 12 10.11.2011 Bernfried Hug, AR 4105

Technische Vorgaben nach 6 EEG 2012 für das Einspeisemanagement von PV- und KWK-Anlagen bei IBS ab 01.01.2012 Neuanlagen IBS ab 01.01.2012 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 31.12.2011 Nein P> 100 kwp P> 30 kwp bis 100kWp P 30 kwp Ja IBS nach 31.12.08 Nein Abrufung IST-Einspeisung Ferngesteuerte Reduzierung Ferngesteuerte Reduzierung keine techn. Vorgaben nach 6 EEG 2012 Umsetzung bis 30.06.12 Umsetzung bis 31.12.13 13 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. 10.11.2011 Bernfried Hug, AR 4105

Grundsätzliches zur AR 4105 Rundschreiben 03/2011: Neue Anwendungsregel VDE - AR - 4105, Erzeugungsanlagen am Niederspannungsnetz 14 10.11.2011 Bernfried Hug, AR 4105

Grundsätzliches zur AR 4105 Wo finde ich die AR 4105? 15 10.11.2011 Bernfried Hug, AR 4105

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 1.6.08 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 16 10.11.2011 Bernfried Hug, AR 4105

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 01.01.2012 sonstige EA am NS-Netz 01.07.2012 VDE-AR-N- 4105 als Bestandteil der TAB eines Netzbetreibers vorgesehen Erhöhung der Planungs-, Investitions- und Handlungssicherheit für Planer, Errichter und Betreiber durch diesen technischen Standard 17 10.11.2011 Bernfried Hug, AR 4105

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 4105 4,6 kva Maximale einphasige Asymmetrie AR 4105 > 13,8 kva Symmetrierung erforderlich + Cosφ 0,9 ind. AR 4105 30 kw > 100 kw 500 kw PV: alternativ zur techn. Einrichtung dauerhafte Leistungsreduzierung auf 70% möglich Registrierende Lastgangmessung erforderlich Selbstverbrauch möglich EEG 2012 6 30 kw Best. Netzverknüpfungspunkt des Grundstücks geeignet EEG 2012 > 30 kva Zentraler Netz- und Anlagenschutz erforderlich AR 4105 40 kw Wandlermessung erforderlich (maßgebend ist der dauerhafte Betriebsstrom > 63A nach TAB) > 100 kw Techn. Einrichtung zur Leistungsreduzierung erforderlich EEG 2012 TAB EEG2012 EEG 2012 18 10.11.2011 Bernfried Hug, AR 4105

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Erzeugungsanlagen am Niederspannungsnetz VDE-AR-N 4105 02.12.2011 Daniel Obermeier

Gültig seit 01.08.2011 Ersetzt VDEW Richtlinie Erzeugungsanlagen am Niederspannungsnetz 4. Ausgabe Übergangsfrist für PV Anlagen 01.01.2012 Alle anderen Erzeugungsanlagen 01.07.2012 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

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

5.7 Verhalten der Erzeugungsanlage am Netz 5.7.3.2 Erzeugungsmanagement / Netzsicherheitsmanagement > 100 kw Leistungsreduzierung 100 / 60 / 30 / 0 % generelle Abschaltung ist möglich 5.7.3.3 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 5.7.3.4 Wirkleistungseinspeisung bei Unterfrequenz: zwischen 47,5 50 Hz keine Trennung vom Netz 4

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 5.7.5 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

Schaubild zur Standard-Kennlinie für cos φ 6

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

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

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

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

TR Erzeugungsanlagen am Mittelspannungsnetz Anmerkung *: Können für PV- und Brennstoffzellenanlagen mit Inbetriebsetzung ab dem 01.04.2011 die Zertifikate noch nicht zum Inbetriebsetzungszeitpunkt vorgelegt werden, sind diese bis spätestens zum 30.09.2011 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

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