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Automatisierungs- & Elektrotechnik

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Die „intelligente“ Ortsnetzstation

Text: Martin Ortgies für Wago
Können „intelligente“ Betriebsmittel helfen, aufwendige Tiefbauarbeiten für den konventionellen Netzausbau einzusparen? Dieser Frage geht ein Smart-Grid-Pilotprojekt in Osnabrück nach. Zum Einsatz kommt dabei Steuer- und Messtechnik.

Die zunehmende Einspeisung erneuerbarer Energien gefährdet die Netzstabilität. Der aktuelle Zustand des Niederspannungsnetzes wird nicht erfasst und es kann zu Verletzungen des zulässigen Spannungsbandes, zu unsymmetrischem Leistungsfluss oder zu lokalen Überlastsituationen kommen, die von den bisher vorhandenen Schutzsystemen nicht registriert werden. Der Ansatz eines „intelligenten“ Stromnetzes basiert deshalb darauf, dass dieser Bereich des Stromnetzes mit zusätzlichen Mess-, Schutz- und Steuereinrichtungen ausgebaut wird. Bisherige Pilotprojekte weisen darauf hin, dass der Ausbau der dezentralen Intelligenz eine Alternative zum konventionellen Netzausbau sein kann, da kritische Netzbelastungen nur wenige Stunden im Jahr vorherrschen.

Im Stadtteil Wüste in Osnabrück erprobt man in 60 Gebäuden mit 125 Wohnungen und 7 EEG-Anlagen seit Ende 2012 das Smart Grid. Das soll Aufschluss darüber geben, ob solche Technik die Netzausbaukosten im Rahmen halten kann.

Leistungsfähige Mess- und Fernwirktechnik

Für das Pilotprojekt sollten fünf Kabelverteilerschränke und eine Trafostation mit leistungsfähiger Mess- und Fernwirktechnik ausgestattet werden. In den kompakten Verteilerschränken war allerdings nur sehr wenig Platz für zusätzliche Technik verfügbar. Das Ziel war es, die vorhandenen Betriebsmittel möglichst weiter zu nutzen und um neue Technik zu ergänzen. Die Wahl fiel dabei auf Komponenten von Wago, deren 3-Phasen-Leistungsmessklemme in ihrer neuen Version eine Oberschwingungsanalyse ermöglicht. Außerdem habe man bereits bei den EEG-Boxen zur Leistungsreduzierung von regenerativen Energieanlagen gute Erfahrungen mit der Technik des Unternehmens gemacht.

In der ersten Projektphase wurde das Stromnetz des Pilotgebiets mit Technik zur Messung von Verbräuchen und Einspeisungen ausgerüstet. Zum Einsatz kommen Ethernet-Controller mit der 3-Phasen-Leistungsmessklemme und Stromwandler. Mithilfe dieser Technik werden im Pilotgebiet die drei Phasen überwacht, 215 Messwerte pro Klemme/Strang abgerufen, an die Netzleitstelle übertragen und in einer Datenbank gespeichert. Zusätzlich lässt sich das Gebiet von der Netzleitstelle aus per Webinterface in Echtzeit einsehen.

Die umfangreiche Funktions- und Leistungsfähigkeit der Messtechnik liefert ein großes Spektrum elektrotechnischer Informationen zum Zustand des Netzes. Die Messdaten werden gemeinsam mit der Hochschule Osnabrück und ihrem Parallel­projekt „CityGrid“ ausgewertet, um daraus theoretische Szenarien für verschiedene Netzbelastungstests zu ent­wickeln und später in der Praxis zu testen. Solche Szenarien könnten das gleichzeitige Laden und Entladen von Elektrofahrzeugen oder als Belastungstest der Netzanschluss eines Notstromaggregats sein. Damit sollen Auswirkungen künftiger Anwendungen wie der Ausbau der Elektromobilität, Smart-Home-Anwendungen oder örtliche Speichereinrichtungen bewertet werden.

Das Pilotprojekt wurde so flexibel angelegt, dass das gesamte Gebiet durch Umschalten auch über zusätzliche Kabelverteilerschränke erweitert werden kann. Der Einbau von „intelligenten“ Steuereinrichtungen ist derzeit allerdings nicht geplant, weil es sich um keinen kritischen Netzabschnitt handelt. Das wäre eher in einem ländlichen Bereich mit größeren Einspeisungen und entsprechend angespannteren Netz­situationen denkbar.

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