28.11.2023 – Der Technologiekonzern ABB bietet Unternehmen, die als Betreiber von Erneuerbaren-Anlagen fungieren, Lösungen an, um die Spannungsqualität im eigenen Stromnetz verlässlich hochzuhalten und damit beispielsweise Produktionsausfällen zuvorzukommen.
Symbolbild. Foto: rh2010 / stock.adobe.com
Laut einer Erhebung des Fraunhofer-Instituts für Solare Energiesysteme ISE lag der Anteil erneuerbarer Energien an der bundesweiten Nettostromerzeugung im Jahr 2021 bei knapp 46 Prozent. Das ist ein Rückgang um etwa 4 Prozentpunkte gegenüber 2020, was dem ISE zufolge hauptsächlich auf eine witterungsbedingte Minderproduktion von Windkraftanlagen zurückzuführen ist. Gleichwohl bleibt Windkraft mit jährlich mehr als 113 Terawattstunden die bedeutendste Energiequelle für die deutsche Stromproduktion – gefolgt von Braunkohle, Kernenergie, Gas, Photovoltaik, Steinkohle, Biomasse und Wasserkraft. Zum Vergleich: Solaranlagen speisten 2021 gut 44 Terawattstunden in das öffentliche Stromnetz ein.
Insgesamt bestätigen die ISE-Zahlen die anhaltende Stagnation beim Ausbau erneuerbarer Energien – was nicht nur im Hinblick auf die nationalen Klimaziele ein unhaltbarer Zustand ist: Mehr Tempo braucht die Energiewende insbesondere vor dem Hintergrund des russischen Angriffskriegs auf die Ukraine. Denn perspektivisch muss die Stromversorgung hiesiger Unternehmen ohne importabhängige fossile Energieträger gelingen.
Power Quality für verlässliche Stromqualität
Viel wird derzeit über verschiedene Möglichkeiten zur schnelleren Umsetzung der Energiewende im industriellen und gewerblichen Umfeld diskutiert. Die Vorschläge reichen von verkürzten Planungszyklen für Windräder bis hin zu einer Solardachpflicht für Neubauten. Was dabei oftmals untergeht: Auch die Digitalisierung an der Peripherie der Versorgungsinfrastruktur – speziell an den dezentralen Einspeisepunkten – ist ein entscheidender Erfolgsfaktor für den Breiteneinsatz erneuerbarer Energiequellen. Die rechtlichen Grundlagen für eine normierte Stromeinspeisung hat der Gesetzgeber bereits 2018 gelegt, vor allem mit der Überarbeitung der sogenannten „Anwendungsregel für Erzeugungsanlagen am Niederspannungsnetz“ (VDE-AR-N 4105:2018-11) sowie mit der Novellierung der früheren BDEW-Richtlinie für Mittelspannungsanlagen (VDE-AR-N 4110:2018-11). Zusammen mit weiteren technischen Festlegungen hat Deutschland damit den europäischen Standardansatz „Requirements for Generators“ (RfG) in nationales Recht überführt.
Das wesentliche Ziel der RfG besteht darin, die Stromqualität insbesondere hinsichtlich der Spannungs- und Frequenzstabilität auch bei stark steigenden Zahlen an dezentralen Einspeisepunkten europaweit sicherzustellen. „Solche Unternehmen, die als Betreiber von Windkraft- und Solaranlagen fungieren, benötigen daher zunächst einmal eine robuste RfG-konforme Schalttechnik – etwa das Überwachungsrelais CM-UFD.M31M von ABB“, weiß Anna-Katharina Deiters, Product Marketing Specialist bei der ABB Stotz-Kontakt GmbH aus Heidelberg. „In Kombination mit einem passenden Kuppel- sowie Leistungsschalter wie dem ABB Tmax XT erfüllen Betreiber dann die gesetzlichen Anforderungen zum Netz- und Anlagenschutz (NA-Schutz) sowohl im Niederspannungs- als auch im Mittelspannungsbereich mit einer einheitlichen Technologieplattform.
Digitalisierte Schalttechnik
Darüber hinaus zeichnet sich die Schalttechnologie von ABB durch ihre vielseitige Konnektivität aus, die eine digitale Vernetzung zum Beispiel über die Kommunikationsschnittstelle Modbus RTU erleichtert. Anna-Katharina Deiters dazu: „Relais und Leistungsschalter lassen sich damit problemlos in eine übergeordnete Cloudlösung einbinden. Relevante Betriebsinformationen wie Daten aus der relaisintegrierten Frequenzgradienten-Überwachung, gespeicherte Abschaltursachen sowie Einspeiseleistungszahlen stehen somit an zentraler Stelle für unterschiedliche Auswertungen zur Verfügung.“ Überdies ermöglicht eine zentrale Cloudanwendung wie der ABB Ability Energy and Asset Manager ein durchgängiges Monitoring sämtlicher Schaltelemente.
Dies allein schon kann zu signifikanten Einsparungen im laufenden Betrieb führen. Denn der Zustand sämtlicher Schaltanlagen dezentraler Energieerzeuger ist dank Cloudanbindung auch ohne zeit- und kostenintensive Vor-Ort-Inspektionen jederzeit bekannt. Außerdem schafft die Onlineverfügbarkeit hochaktueller Status- und Betriebsinformationen die Voraussetzung für vorausschauende Wartungskonzepte: Instandhaltungs- und Optimierungsmaßnahmen richten sich dann nicht mehr nach einem vorab festgelegten Wartungsturnus, sondern nach der tatsächlichen Beanspruchung und dem konkreten Verhalten der betreffenden Schaltkomponente.
Hinzu kommt, dass sinkende Maintenance-Kosten oftmals mit höherer Betriebssicherheit einhergehen – was sich wiederum positiv auf die Stromqualität der dezentralen Netzeinspeisung auswirkt. Zugleich verlängert ein smartes Wartungskonzept ebenso die Lebensdauer hochwertiger Schaltelemente und reduziert somit auf lange Sicht den diesbezüglichen Investitionsbedarf.
Nicht zuletzt ermöglicht die Echtzeitaggregation von dezentralen Einspeiseinformationen via Cloudanbindung den Einsatz von Künstlicher Intelligenz – etwa, um aus dem komplexen Zusammenspiel unterschiedlicher Einflussfaktoren per Mustererkennung bevorstehende Schwankungen bei Erzeugung und Verbrauch zu antizipieren. Entsprechend frühzeitig können Netzbetreiber beispielsweise durch die Zuschaltung von Speicherkapazitäten reagieren.
„Chance nicht verpassen“
„Bei der technischen Umsetzung der gesetzlichen Vorgaben im Umfeld des RfG-Regelwerks sollten Unternehmen, die als Betreiber von Windkraft- und Solaranlagen fungieren, die Chance zur Cloudintegration ihrer Schalttechnik keinesfalls verpassen“, ist sich Anna-Katharina Deiters sicher. Gesamtgesellschaftlich leiste diese Technologie somit einen wichtigen Beitrag zur höheren Wirtschaftlichkeit regenerativer Energien. „Sie stärkt damit den Klimaschutz ebenso wie die Energiesouveränität Deutschlands in einer geopolitisch grundlegend veränderten Welt“, resümiert die Produkt-Expertin. (jr)