Wie wir Platz für Ihren Solarstrom schaffen

Im Verbund mit Industrie und Wissenschaft zur Verbesserung und Überwachung der Spannungsqualität

In den beiden erfolgreich abgeschlossenen Projekten FLOW-R und LISA konnten die Pfalzwerke zusammen mit Projektpartnern aus Wissenschaft und Technologieunternehmen zwei vielversprechende Ansätze erarbeiten, mit denen künftig eine Überlastung der bestehenden Stromverteilnetze bzw. unzulässige Spannungsanhebungen vermieden werden können. Hierzu sollen die Netze intelligenter gemacht und somit zukunftsfähig gestaltet werden. Dies geschieht durch die gezielte Anwendung innovativer Maßnahmen und Betriebsmittel sowie durch den Einsatz neuester Kommunikationstechnik, die die bestehende Netze so steuern, dass die Menge an Strom aus regenerativen Energien künftig erhöht werden kann – ohne dass mehr Leitungen gelegt werden müssen. Denn leistungsfähige Energienetze sind ein elementarer Baustein zur Umsetzung der Ziele für eine umwelt- und ressourcenschonende Energieversorgung.

Mit dem derzeit laufenden Folgeprojekt von FLOW-R, werden in FLOWKONtrol die bereits entwickelten Ansätze erweitert und die Gesamtzielsetzung - mehr PV-Anlagen und Ladesäulen der Kunden in das Netz zu integrieren und somit die Menge an EE-Strom zu erhöhen - noch effektiver unterstützt.

PV-Anlage, Photovoltaik, Solarstrom
PV-Anlagen für das Eigenheim werden immer beliebter.

Die Ausgangslage für die Projekte

Eine stetig wachsende Anzahl an Haushalten erzeugt Solarstrom in eigenen Photovoltaikanlagen und speist diesen in die Verteilnetze ein. Auch nutzen immer mehr Menschen Elektrofahrzeuge und benötigen dafür eine zunehmende Menge an Strom aus erneuerbaren Energien. In Zukunft könnte es dazu führen, dass zu manchen Tageszeiten so viel Strom durch unsere Netze fließt, dass deren Belastbarkeit überstrapaziert wird und es zu unzulässigen Spannungen im Netz kommt.                                                        

Die Netzspannungen sollten innerhalb eines festgelegten Bandes konstant bleiben, andernfalls könnten Schäden im Netz und an den Anlagen der Kunden entstehen. Um dies zu vermeiden, muss derzeit die Anzahl an PV-Anlagen innerhalb eines Netzes begrenzt werden. Manchmal müssen sogar Anträge zum Betreiben einer PV-Anlage abgewiesen werden.

Im Sinne einer vorausschauenden, zukunftsgerichteten Planung ist es den Pfalzwerken zusammen mit ihren Projektpartnern gelungen, die bisherigen Erkenntnisse für die Entwicklung neuer Technologien und Anwendungskonzepte zu nutzen.

Die Teilprojekte im Überblick

Entwickelt wurde ein intelligenter Netz-Regler: FLOW-R, der flexible Ortsnetz-Spannungs- und Wirkleistungs-Regler, misst den Strom in den verschiedenen Leitungen und ist in der Lage, den Leistungsfluss situationsbezogen zu verschieben, sobald eine Leitung an ihre Belastungsgrenze stößt. Dafür wurden innovative Algorithmen entwickelt, mittels derer der Regler viele Messpunkte im Netz gleichzeitig überwachen kann und danach seine Entscheidung fällt, in welchen Netzabschnitt die Leistungen verschoben werden müssen. Durch diese neue Technik kann es künftig möglich werden, mehr PV-Anlagen oder Ladesäulen für Elektrofahrzeuge zu installieren, ohne dass dafür ein weiterer Netzausbau erfolgen muss.

FLOW-R stellt eine absolute Neuentwicklung und radikale Innovationdar. Nach intensiven Labortests an der TU Kaiserslautern wurde er im Ortsnetz von Heuchelheim-Klingen durch die Pfalzwerke Netz AGeingebaut und getestet. Nachdem der mehrmonatige Feldversuch positiv verlaufen ist, bleibt der Regler weiter im dortigen Netz aktiv. Er ist bereits als Produkt (Hardware) verfügbar und kann in weiteren Netzen eingesetzt werden.

Projektpartner

  • Pfalzwerke AG
  • Pfalzwerke Netz AG (Konsortialführer)
  • Power Plus Communications AG (PPC)
  • TU Kaiserslautern - Lehrstuhl für Energiesysteme und Energiemanagement
  • Walcher GmbH & Co. KG
Projektbericht herunterladen

Das im Oktober 2018 gestartete Folgeprojekt führt die Entwicklung von FLOW-R insofern fort, als die Verschiebung der Leistung nicht mehr nur auf andere Leitungen innerhalb eines Ortsnetzes, sondern darüber hinaus auch auf andere Ortsnetzstationen ermöglicht werden soll.

In ländlichen Niederspannungsnetzen besteht die Gefahr, dass durch die stark inhomogene Leistungsverteilung örtlich konzentrierter Erzeuger und Lasten einzelne Stromkreise oder der Ortsnetztransformator überlastet werden. Ein FLOWKONtrol-Regler kann dem entgegenwirken: Der Regler misst die Leistungsflüsse durch Ortsnetztrafo und Kabel und steuert die Leistungsflüsse zwischen zwei Ortsnetzstationen so, dass die Leistung im Falle einer Überlastung auf einen anderen Trafo verschoben werden kann.  

Ziel des Folgeprojektes ist demnach die Entwicklung eines Leistungsflussreglers zur Kopplung von Niederspannungsnetzen unter Beachtung technischer und wirtschaftlicher Gesichtspunkte. Das Projekt ist auf insgesamt zwei Jahre – also bis Ende des dritten Quartals 2020 – angelegt. Der auf dem erarbeiteten Schutz- und Regelkonzept basierende Prototyp wird durch die Firma Walcher GmbH & Co. KG gebaut und – nach erfolgreichem Abschluss umfangreicher Labortests – anschließend von der PW Netz AG in ein Testnetz implementiert.

Projektpartner und assoziierte Partner

  • Forschungsgemeinschaft für Elektrische Anlagen und Stromwirtschaft e.V. (FGH e.V.)
  • Pfalzkom|Manet
  • Pfalzwerke AG (Konsortialführer)
  • Pfalzwerke Netz AG
  • TU Kaiserslautern; Lehrstuhl für Energiesysteme und Energiemanagement
  • Walcher GmbH & Co. KG

Mit LISA (Leitfaden zur Integration spannungsstabilisierender Applikationen) steht insbesondere kleinen Netzbetreibern erstmalig eine Anleitung zur Verfügung, wie in Netzen mit einer großen Anzahl von Erneuerbare-Energien-Anlagen die Spannungshaltung und somit die Versorgungszuverlässigkeit gewährleistet werden kann. Im Rahmen des Projektes wurden durch die Pfalzwerke AG, der PW Netz AG, A. Eberle GmbH & Co. KG, ids GmbH, FGH e.V., Power Plus Communications AG und der TU Kaiserslautern, verschiedene Regelkonzepte entwickelt, um alle mögliche Optionen für eine Spannungsregulierung aufzuzeigen. Im Leitfaden enthalten sind unterschiedliche Maßnahmen, Betriebsmittel und Kommunikationstechnologien, die geeignet sind das vorgegebene Spannungsband einzuhalten. Damit wird die Möglichkeit geschaffen, zukünftig mehr Erneuerbare-Energien-Anlagen wirtschaftlich in das Verteilnetz zu integrieren. Das Potenzial liegt auf der Hand: Die Menge an nutzbarem EE-Strom kann erhöht und somit die Energiewende weiter vorangetrieben werden.

Der neu entwickelte Leitfaden steht allen Netzbetreibern kostenlos zur Verfügung.

Projektbericht herunterladen