Ortsnetztrafo der Zukunft

Titel

Pilotversuch - Der Verbraucher wird zum Erzeuger. Die Fließrichtung des Stroms kehrt sich um. Dafür sind die Netze nicht ausgelegt und die rasante Zunahme privater Photovoltaikanlagen wird zum Problem. Die Lösung gegen Spannungsschwankungen und -spitzen im Ortsnetz bietet der regelbare Ortsnetztrafo. E.on Avacon startete mit Partnern frühzeitig die Entwicklung und erprobt die erste Anlage als Pilotversuch im niedersächsischen Siedenburg.

01. August 2011

Bereits 2009 war ein Rekordjahr für die Photovoltaik in Deutschland. Und in den ersten beiden Monaten des Jahres 2010 wurden laut Bundesnetzagentur insgesamt 386MW Photovoltaik-Leistung installiert. Das waren zehn Mal mehr als im Vergleichszeitraum 2009. Trotz rückläufiger Förderung ist und bleibt Deutschland der weltweit größte Markt für Photovoltaik. Dass die Zahlen für installierte Leistung weiter stürmisch nach oben gehen werden, steht seit der Energiewende im Juni 2011 außer Frage. Das stellt die Netzbetreiber allerdings vor erhebliche Probleme.

Die vielen kleinen privaten Photovoltaikanlagen haben große Auswirkungen auf das Niederspannungsnetz. Denn die häufig in dünn besiedelten Gebieten erzeugte erneuerbare Energie kann oft nicht vor Ort verbraucht werden und muss über zusätzliche Leitungen abtransportiert werden. Die Umkehrung der Fließrichtung des Stroms bedeutet, dass die Stromnetze heute in allen Spannungsebenen nicht nur zur Lieferung von Strom zum Verbraucher, sondern je nach Wetterlage im plötzlichen Wechsel auch zur Aufnahme und zum Abtransport größerer dezentral erzeugter Strommengen dienen müssen. Dadurch kommt es zu starken Spannungsschwankungen im Netz und immer wieder zu unzulässig hohen Ortsnetzspannungen. Den Anlagen der Niederspannungs- und Mittelspannungsnetze drohen Überlastungen. »Als die Leitungsnetze geplant wurden, ahnte noch niemand, dass auch an den Hausanschlüssen Stromerzeugungsanlagen installiert und Tausende von Stromverbrauchern zu Stromerzeugern werden würden«, erläutert Peter Ratsch, Projektbetreuer bei dem in Niedersachsen und Sachsen-Anhalt tätigen regionalen Netzdienstleister E.on Avacon.

Führender Pilotversuch in Deutschland

Bislang reagierten die Netzbetreiber auf die verstärkte dezentrale Erzeugung lediglich mit herkömmlichen Lösungsansätzen, wie beispielsweise Bau zusätzlicher Ortsnetzstationen oder Parallelkabellegungen. Alle diese Maßnahmen halfen zwar, haben aber entscheidende Nachteile: Sie sind auf längere Sicht teuer und unflexibel. Aus diesem Grunde suchte E.on Avacon nach neuen, innovativen Lösungsansätzen, um langfristig im Niederspannungsnetz ein größeres Einspeisevolumen ohne konventionelle Netzverstärkungsmaßnahmen möglich zu machen.

Der regionale Energiedienstleister hat gemeinsam mit Siemens und der Maschinenfabrik Reinhausen den Prototypen eines regelbaren Ortsnetztrafos entwickelt. Neu ist dieser Ansatz nicht. Forschungen dazu gab es bereits in den 1970er Jahren. Damals konnte sich der regelbare Ortsnetztrafo noch nicht durchsetzen.

Heute stellt er hingegen eine vielversprechende Lösung dar: Die Spannungswerte werden an der Sammelschiene in der Station gemessen und mit dem eingestellten Soll-Wert verglichen. So kann der Trafo die Spannung stufenweise auf den Soll-Wert hoch oder runter regeln. Damit fängt der regelbare Trafo die Spannungsschwankungen ab, die durch die vermehrte Einspeisung erneuerbarer Energien auftreten. Es gibt keine Spannungserhöhungen, die Spannungsqualität ist überall im Netz gleich hoch. Der regelbare Ortsnetztrafo wird seit Juni 2010 im niedersächsischen Siedenburg bei Syke im Pilotversuch getestet.

Weiterentwicklung geplant

Für den Pilotversuch wurde Siedenburg ausgewählt, weil dort eine einspeisende große Photovoltaikanlage ideale Untersuchungsbedingungen lieferte. Projektleiter Andreas Krischker und Projektbetreuer Peter Ratsch,Mitarbeiter im Team Netzentwicklung Strom, sind mit den Ergebnissen beim Pilotversuch zufrieden. Krischker zieht eine positive Bilanz: »Die ersten Praxistests sind hervorragend gelaufen.«

Bevor der regelbare Ortsnetztrafo jedoch serienmäßig gebaut werden kann, muss er weiterentwickelt werden. Zum einen ist er aktuell durch zusätzliche Technik nahezu doppelt so groß wie ein normaler Trafo und passt nicht in eine normale Ortsnetzstation. Zum anderen bereiten Krischker auch die Herstellkosten Sorgen.

Aktuell arbeiten E.on Avacon und die Maschinenfabrik Reinhausen daran, die bisherigen Erfahrungen in eine Trafo-Entwicklung einfließen zu lassen, die zu vertretbaren Kosten in Serie herstellbar ist und in die von E.on Avacon verwendeten Standard-Stationen passt. Der Projektleiter: »Sobald die Herstellungskosten der Trafos im vertretbaren Rahmen liegen, werden wir sie verstärkt überall dort einsetzen, wo wir bei Ortsnetzen mit hoher dezentraler Einspeisung an die Grenzen der bisherigen Technologie kommen.«

Zurzeit läuft bereits ein Modellprojekt von E.on Avacon mit den ebenfalls im Landkreis Diepholz gelegenen Gemeinden Stuhr und Weyhe (www.ehomeprojekt.de). Hier kommt eine technologisch weiterentwickelte Version des Trafos zum Einsatz. Im Rahmen des Projektes wurden 32 Haushalte mit PV-Anlagen, effizienten Klimageräten und Elektrofahrzeugen ausgestattet. So wird schon heute ein Stromnetz-Szenario entwickelt, wie es bald Wirklichkeit werden könnte. »Der regelbare Ortsnetztrafo ist eine Zukunftstechnologie, die nicht nur Probleme löst, die durch zunehmende Einspeisung aus erneuerbaren Energien entstehen, sondern uns viele Optionen für die Stromnetze der Zukunft eröffnet«, so Krischker.

Aus diesem Grund hat es bereits zahlreiche Exkursionen von Fachleuten zum bisher einzigartigen Trafo in Siedenburg gegeben. Und die Netztechniker bei E.on Avacon sind zuversichtlich, dass recht bald aus Pilotprojekten der bundesweit erste Praxiseinsatz werden kann. »Mit dieser Technologie sind wir in Deutschland führend«, so Projektbetreuer Peter Ratsch.

Dass das Unternehmen mit dieser neuen Netztechnologie auf dem richtigen Weg ist, belegt auch die erfolgreiche Teilnahme am ›Hugo Junkers Innovationspreis Sachsen-Anhalt‹, der im November 2010 in Dessau verliehen wurde. In der Kategorie ›Innovativster Regelbruch‹ konnte sich der Energie-dienstleister mit seinem Projekt gegen zahlreiche Bewerber durchsetzen. Der regelbare Ortsnetztrafo schaffte es bis ins Finale unter die besten drei Einsendungen.

Parameter des regelbaren Ortsnetztransformators:

Scheinleistung 400kVA

Nennspannung OS20kV

Nennspannung US0,4kV

OS-seitiger Lastregelschalter±9x1,44%

Frequenz 50Hz

Schaltgruppe Dyn5

Kühlungsart ONAN

Erschienen in Ausgabe: 06/2011