Netzbetrieb mit Spielraum

Spezial

Ortsnetze - Regelbare Netztrafos sind ein zentraler Baustein, um immer mehr dezentrale Einspeisung und andere Anforderungen der Zukunft zu bewältigen. Doch dazu dürfen die RONT nicht größer sein als ihre nicht regelbaren Vorgänger. Reinhausen ermöglicht das mit einem neu entwickelten Laststufenschalter.

12. November 2012

Pilotversuche mit regelbaren Ortsnetztrafos (RONT) haben gezeigt, dass mit dieser Technologie eine ganze Reihe von Problemen entschärft werden kann, die aus der zunehmenden dezentralen Einspeisung und somit geänderten Nutzung der Netze entstehen. Denn Spannungsschwankungen im Niederspannungsnetz müssen bei Einsatz von RONT nicht mehr vom Mittelspannungsnetz ausgeglichen werden. Damit steht im Niederspannungsnetz das komplette Spannungsband zur Verfügung, das nach Vorgabe aus DIN EN 50160 im Bereich ±10% der Versorgungsspannung liegen soll. Statt bisher 3% stehen durch geregelte Trafos somit 11% für die Spannungsanhebung durch die Einspeisung erneuerbarer Energien zur Verfügung. Dies entspricht nahezu einer Vervierfachung der Kapazität. Dies kommt insbesondere der Einspeisung aus PV-Anlagen zugute.

Doch die Prototypen, die in den Pilotversuchen verwendet wurden, hatten einen entscheidenden Nachteil: Sie bauten deutlich größer als herkömmliche Ortsnetztrafos gleicher Leistung. Daher passten sie nicht in vorhandene Trafostationen. So kam man bei E.on Avacon nach Testbetrieb in Siedenburg und Stuhr (beide im Landkreis Diepholz) zu dem Schluss: Falls die Baugröße deutlich verringert werden kann und der Preis stimmt, ist der RONT ein tragfähiger Ansatz für die Zukunft (>e 6/11, S. 12 - 15).

Entwicklungsziel erreicht

Die Maschinenfabrik Reinhausen (MR) setzte sich entsprechende Entwicklungsziele: Das Hauptaugenmerk lag auf dem Laststufenschalter, der nicht nur deutlich kompakter wurde, sondern auch horizontal hängend unter dem Deckel des Trafogehäuses eingebaut wird. »Damit haben wir erreicht, dass die Gridcon iTAP-Komponenten zur Regelung – der Laststufenschalter, dessen Antrieb und der Spannungsregler – in einen Ortsnetztrafo mit gewohnten Abmesssungen integriert werden können«, so Dr. Manuel Sojer, der bei MR die Weiterentwicklung des Geschäftsbereichs ›Power Distribution‹ verantwortet. »Standard-Stationen beispielsweise von Gräper können somit weiter genutzt werden.« Der kompakte Stufenschalter bietet je nach Ausführung 5, 7, oder 9 unter Last zu schaltende Stufen und ist nach Kundenwunsch konfigurierbar.

Mitte September 2012 präsentierte das Unternehmen das serienreife Ergebnis der Entwicklungsarbeit im Stammwerk in Regensburg der Fachöffentlichkeit. Begeistert von der neuen Gridcon-Produktreihe zeigte sich dort beispielsweise Johannes Schmiesing, der bei E.on Avacon für die Netzentwicklung Strom zuständig ist: »Wir haben uns lange Zeit gefragt, ob unsere Forderungen möglicherweise unerfüllbar sind. Wir wollten einen RONT, der in die Kompaktstation passt und 250kVA Leistung hat. Dass MR das technisch gelöst hat, ist genial!«

Kompakter RONT ist zwingend

Auch Michael Kirsch, Leiter Entwicklung Netzkonzepte im Technischen Anlagenmanagement der EnBW Regional AG, überzeugen die Abmessungen: »Wir können diese Lösung in jede unserer rund 30.000 Kompaktstationen einbauen.« Somit gibt Gridcon dem Netzbetreiber viel Spielraum bei der Lösung von Spannungsproblemen. »Müssten wir erst eine größere Station bauen, um einen RONT einsetzen zu können, bräuchten wir ein größeres Grundstück. Das ist gerade in Ortsgebieten sehr schwierig zu erwerben.«

Aktuell 120.000 PV-Anlagen im Netz der EnBW Regional und ein zu erwartender weiterer Zuwachs machen deutlich, wie wichtig der kompakte RONT ist. Ohne ihn wäre diese einfache Lösung in den meisten Fällen nicht möglich. Mit der Option, diese Trafos in jede Kompaktstation einbauen und so die Spannung unproblematisch im Niederspannungsnetz regeln zu können, stehe ohne übertriebenen Kosten- und Planungsaufwand ein breiteres Spannungsfeld zur Verfügung. »Dadurch können wir mehr PV-Anlagen im Niederspannungsnetz anschließen, ohne dabei gleich das Netz ausbauen zu müssen. Wir können Netzausbau vermeiden, Kosten einsparen und mehr PV-Anlagen ans Netz bringen«, so Kirsch.

Wartungsfrei und Zuverlässig

Zentrales Ziel der Entwickler war auch, von herkömmlichen Ortsnetztrafos gewohnte Lebenserwartung und Robustheit in den Gridcon-iTAP-Komponenten zur Spannungsregelung und im Gesamtsystem zu realisieren. Deshalb wurde beim Laststufenschalter auf bewährte elektro-mechanische Prinzipien gesetzt: Die Schaltvorgänge werden von einem Schrittmotor gesteuert, der außen auf dem Trafodeckel sitzt. Das Schaltwerk selbst ist auf die gleiche Lebensdauer wie der Trafo ausgelegt und befindet sich im Inneren des Gehäuses im Vakuum. »Durch diese innovative Technologie ist über den Lebenszyklus des Transformators hinweg keine Wartung nötig«, so Manuel Sojer.

Erneuerbare: Boomsteht erst noch bevor

Johannes Schmiesing von E.on Avacon: »Die Wartungsfreiheit des Systems ist für uns sehr wichtig. Denn die Kosten für Ortsnetztrafos setzen sich aus der Investition und den Wartungs- und Betriebskosten zusammen.« Nicht nur eingesparte Netzausbaukosten, sondern auch vermiedene Wartungskosten machen also im Vergleich die RONT-Lösung von MR attraktiv.

Uwe Zickler, verantwortlich für die Technische Planung der E.on Thüringer Energie AG, sieht den größten Boom der erneuerbaren Energien noch kommen: »Die aktuelle Potenzialanalyse der Landesregierung Thüringen sieht beispielsweise vor, die Windvorrangflächen zu vervierfachen.«

RONT auch Geeignet für Windeinspeisung

Regelbare Trafos können auch in diesem Fall einen wichtigen Beitrag zur Bewältigung der Einspeiseleistung bieten: Sobald ein kompletter Mittelspannungsring durchgängig mit der neuen Ortsnetztrafo-Technologie ausgestattet ist, kann laut Zickler aus technischer Perspektive auch die Beschränkung der Einspeisung in die Mittelspannung auf eine Spannungsanhebung um 2% entfallen.

Denn nun verfügt jede Ortsnetzstation über die technischen Fähigkeiten, die Spannung wieder in den von der Norm geforderten Bereich zu regeln. Dadurch würde sich auch das Aufnahmepotenzial für Strom aus Windenergieanlagen massiv erhöhen lassen.

Auswahl aus mehreren Alternativen

Für Zickler ist die RONT-Technologie allerdings nicht die einzige Option, zukünftig mit den Herausforderungen der dezentralen Einspeisung erneuerbarer Energie umzugehen: »Als Netzbetreiber sehen wir auch den Einsatz von Längsspannungsreglern, die in einzelnen Niederspannungssträngen eingesetzt werden, sowie die Blind-leistungsregelung, die über die dezentralen Einspeiser direkt erfolgen könnte.« Nach Einschätzung des technischen Planers werde es somit künftig eine Kombination aus mehreren Technologien zur Spannungsregelung geben, die je nach Anwendungsfall eingesetzt werden.

Von der Politik fordert Zickler, dass die Anreizregulierung solche Technologien anerkennt – insbesondere auch bezüglich der Netzentgelte, damit man die Kosten auch geltend machen und den Kosten des klassischen Netzausbaus gegenüberstellen könne. (vt)

In Kürze

Gridcon iTAP ist der elektromechanische Laststufenschalter von MR, der als Serienlösung für regelbare Ortsnetztransformatoren (RONT) kompakte Abmessungen erlaubt. Vorhandene Trafostationen können deshalb weiter benutzt werden. Das System besteht aus einem sehr robusten Stufenschalter, dem Motorantrieb und dem Spannungsregler. Je nach Ausführung sind 5, 7 oder 9 unter Last schaltbare Stufen bei frei wählbarer Anordnung möglich (z.B. +6/-2, +5/-3, +4/-4).

Erschienen in Ausgabe: 09/2012