Installateurversammlungen 2011 - ednetze.de · Ragnar Hüttner, envia Verteilnetz GmbH, Dr.-Ing....

Installateurversammlungen 2011

210.11.2011

Bernfried Hug, AR 4105

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)

310.11.2011


Erneuerbare Erzeugungsanlagen in Deutschland

Entwicklung der Stromerzeugung und installierten Leistung von Photovoltaikanlagen in Deutschland

11.6

83

6.58

3

4.42

0

313 55

6

1.28

2

2.22

0

3.07

51 2 3 6 8 11 16 26 32 42 64 76 162

0

2.000

4.000

6.000

8.000

10.000

12.000

14.000

16.000

18.000

1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010

[MW

p ]

0

2.000

4.000

6.000

8.000

10.000

12.000

14.000

16.000

18.000

[GW

h]

Energiebereitstellung [GWh]

installierte Leistung [MWp]

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

17.320 MWp

410.11.2011


EA im Netzgebiet der EDNEEG-Einspeisung 2006 - 2010 - Energiedienst Netze GmbH

74,5

2,315,8

36,0

28,6

81,0

2,117,8

51,0

44,9

69,5

2,416,0

55,4

57,9

59,2

1,7 7,9

64,6

78,8

158,2

1,2 8,0

76,6

115,4

0,0

50,0

100,0

150,0

200,0

250,0

300,0

350,0

400,0

GWh

2006 2007 2008 2009 2010

Wasserkraft135 Anlagen

Deponiegas-Klärgas5 Anlagen

Windkraft12 Anlagen

Biomasse87 Anlagen

Photovoltaik10.559 Anlagen

MWinst.Leistung

10.798 Anlagen - 245.933 kW installierte Leistung - Stand: 31.12.2010

2010

19,8

1,0

13,0

7,8

40,0

2006157 GWh

GWheingespeisteEnergie

52,2

MW

9,0

13,0

1,0

20,8

2007197 GWh

2008201 GWh

2009212 GWh

71 MW6.316

Anlagen

10 MW75

Anlagen

13 MW13

Anlagen

1 MW5

Anlagen

20 MW136

Anlagen

106 MW8.175

Anlagen

12 MW81

Anlagen

9 MW12

Anlagen

1 MW5

Anlagen

20 MW134

Anlagen

2010359 GWh

151 MW10.559

Anlagen

15 MW87

Anlagen

9 MW12

Anlagen

1 MW5

Anlagen

70 MW135

Anlagen

510.11.2011


EA im Netzgebiet der EDNAnzahl Anmeldungen - EEG-Anlagen pro Jahr

2591

2290

2938

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

2009 2010 2011* * bis 09.11.2011

610.11.2011


EA im Netzgebiet der EDNAnzahl Anmeldungen - EEG-Anlagen 2011

47

100

219

196

226

302315

144

292

341

0

50

100

150

200

250

300

350

400

Jan 11 Feb 11 Mrz 11 Apr 11 Mai 11 Jun 11 Jul 11 Aug 11 Sep 11 Okt 11

710.11.2011


50,2 Hz Problematik

momentan bezogene Energie

momentan eingespeiste Energie

Last undErzeugung

im Gleichgewicht

G Gas-Motor

Ungleichgewicht!(Erzeugungsmangel)

Ungleichgewicht!(Erzeugungsüberschuss)

810.11.2011


50,2 Hz ProblematikWarum 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.

910.11.2011


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

1010.11.2011


50,2 Hz ProblematikKonsequenz „Droht ein Blackout?“

Die meisten deutschen Photovoltaik-Anlagen müssen teuer nachgerüstet werden….

Quelle: Spiegel, Ausgabe 19 / 07.05.11

gilt seit 01.04.2011

1110.11.2011


50,2 Hz Problematik

1210.11.2011


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

1310.11.2011


„Technische Vorgaben“ nach §6 EEG 2012 für das Einspeisemanagement von PV- und KWK-Anlagenbei IBS ab 01.01.2012

„N

euan

lage

n“IB

S a

b 01

.01.

2012

„B

esta

ndsa

nlag

en“

IBS

bis

31.

12.2

011

P> 100 kWp

P> 30 kWp bis ≤ 100kWp

P ≤ 30 kWp

PV-AnlageKWK-Anlage

Abrufung IST-Einspeisung

Ferngesteuerte Reduzierung

70% - Begrenzung


Wahl-möglich-keit *1)

Um

setz

ung

bei I

BS

P> 100 kWp

P> 30 kWp bis ≤ 100kWp

P ≤ 30 kWp

Abrufung IST-Einspeisung


keine techn. Vorgaben nach §6 EEG 2012


IBS nach

31.12.08

Umsetzung bis 30.06.12

Umsetzung bis 31.12.13

Ja

Nein

Ja

Nein

Anmerkung: Mehrere Anlagen sind zusammenzufassen, wenn1. sie sich auf demselben Grundstück oder sonst in unmittelbarer räumlicher Nähe befinden und2. innerhalb von zwölf aufeinanderfolgenden Kalendermonaten in Betrieb genommen worden sind.

P> 100 kW

1410.11.2011


Grundsätzliches zur AR 4105

• Rundschreiben 03/2011:Neue Anwendungsregel VDE -AR - 4105, Erzeugungsanlagen am Niederspannungsnetz

1510.11.2011


Grundsätzliches zur AR 4105Wo finde ich die AR 4105?

1610.11.2011


Grundsätzliches zur AR 4105Grund 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?, ….

Juli 2007Start

im VDNAugust 2008

Hersteller als Gäste

Mai 2009Neugründungder FNN-PG

Regelsetzungsverfahren unter Beteiligungder betroffenenFachkreisegemäß VDE-AR-N 100

Start FNN 1.6.08

2011Inkrafttreten

Juli 2010Entwurfs-

veröffentlichung

Quelle: TAB Fachvortrag 2011, Dipl.-Ing. Ragnar Hüttner, envia Verteilnetz GmbH, Dr.-Ing. Enno Wieben, EWE NETZ GmbH

1710.11.2011


Grundsätzliches zur AR 4105Das 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

1810.11.2011


Übersicht von Grenzwerten bei Einspeiseanlagen

EEG 2012Selbstverbrauch möglich≤ 500 kWEEG2012Registrierende Lastgangmessung erforderlich> 100 kW

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 PV: alternativ zur techn. Einrichtung dauerhafte

Leistungsreduzierung auf 70% möglichEEG 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)TAB

> 100 kW Techn. Einrichtung zur Leistungsreduzierung erforderlich EEG 2012

Danke für Ihre Aufmerksamkeit

www.energiedienst-netze.de

Erzeugungsanlagen am Niederspannungsnetz VDE-AR-N 4105

02.12.2011

Daniel Obermeier

2

• 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.

3

• 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

5.5 Anschlusskriterien

4

• 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

5.7 Verhalten der Erzeugungsanlage am Netz

- 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

5

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

• ∑SEmax ≤ 3,68 KVA cos φ 0,95untererregt bis 0,95übererregt (ohne Vorgabe VNB)

• 3,68 kVA < ∑SEmax ≤ 13,8 kVAcos φ 0,95untererregt bis 0,95übererregt (Kennlinienvorgabe VNB möglich)

• ∑SEmax > 13,8 kVAcos φ 0,90untererregt bis 0,90übererregt (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.

6

Schaubild zur Standard-Kennlinie für cos φ

7

6 Netz- und Anlagenschutz

• Der NA-Schutz ist in jedem Fall als zentraler Schutz am zentralen Zählerplatz zu realisieren

• ∑SAmax ≤ 30 kVA integrierter Schutz zulässig

• ∑SAmax > 30 kVA zentraler NA-Schutz am zentralen ZählerplatzWirkt 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.

8

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.

9

• Beide Schalteinrichtungen des zentralen Kuppelschalters sind als galvanische Schalteinrichtungen auszuführen (z. B. Schütze (nur bei Erzeugungsanlagen mit SAmax ≤ 100 kVA), Motorschutzschalter, mechanischer Leistungsschalter)

• Die beiden Schalteinrichtungen des Kuppelschalters sind im Stromkreisverteiler der Erzeugungsanlage unmittelbar am zentralen Zählerplatz zu installieren.

6.4.2 Zentraler Kuppelschalter

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

10

Übersicht der Anforderungen bei Neuanlagen

Zentraler NA-SchutzIntegrierter NA-Schutz

oderZentraler NA-Schutz

∑ aller EZASchutz

Vorgabe NBcos φ = 0,9 unter- bis übererregt

Vorgabe NBcos φ = 0,95 unter- bis übererregt

Keine Vorgabe

NBEZABlindleistung

jaEZEAutom.

Wirkleistungs-reduktion (f>)

DrehstromEinphasig oder Drehstrom∑ aller EZAEinspeisung

> 100 kVA> 30 kVA 30 kVA> 13,8 kVA 13,8 kVA 4,6 kVA 3,68 kVAAnforderung und

Gültigkeit

17

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.

Danke für Ihre Aufmerksamkeit

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