Große Aufgaben für kleine Anlagen

Ab dem ersten Januar 2012 werden sich auch die kleineren Anlagen daran beteiligen müssen, die Stromnetze stabil zu halten. Denn am 21. März hat die zuständige Projektgruppe beim Forum Netztechnik/Netzbetrieb im VDE, kurz FNN, einen Haken an die Niederspannungsrichtlinie gemacht, die die neuen Anforderungen an die Wechselrichter regelt. Damit gehen drei Jahre Beratungen über die VDE-Anwendungsregel VDE-AR-N 4105, wie sie offiziell heißt, zu Ende. Obwohl es nach Aussagen von Beteiligten viele Einsprüche gegen den ersten Entwurf letzten September gegeben habe, ändern sich nur zwei Aspekte (siehe photovoltaik 09/2010, Seite 118).

Der erste Aspekt betrifft das Problem, dass Wechselrichter bisher vom Niederspannungsnetz gehen müssen, wenn die Netzfrequenz über 50,2 Hertz steigt. Die erhöhte Frequenz ist ein Indikator für Netzprobleme und im schlimmsten Fall könnte das dazu führen, dass der Solarstrom auf einen Schlag ausfällt. Wenn – wie es bereits Anfang April der Fall war – Photovoltaikanlagen mehr als acht Gigawatt Leistung in das Netz einspeisen und diese auf einmal aufgrund einer Frequenzüberschreitung abschalten müssten, würden die Netzprobleme vervielfacht. Deshalb haben die Experten jetzt mit in die Niederspannungsrichtlinie aufgenommen, dass Wechselrichter ihre Leistung in Abhängigkeit von der Frequenz stufenweise reduzieren und sich langsam ausschleichen sollen.

Die zweite Änderung betrifft den Passus über die Blindleistung, die die Wechselrichter mit Nennleistungungen größer als 3,68 Kilowatt zur Verfügung stellen müssen. Damit lässt sich die Spannung in einem lokalen Niederspannungsnetz stabilisieren. Dazu sollen Wechselrichter zukünftig in Abhängigkeit von der eingespeisten Leistung zusätzlich Blindleistung einspeisen. Das bewirkt, dass die Netze deutlich mehr Photovoltaikstrom aufnehmen können als bisher.

So weit war es schon in dem Entwurf letzten September vorgesehen. Neu ist die Art, wie die Wechselrichter die Blindleistung steuern. Bisher war vorgesehen, dass Netzbetreiber Kennlinien vorgeben können, die beschreiben, bei welcher Leistung wie viel Blindleistung eingespeist werden soll. Das führte zu der Befürchtung, dass Installateure am Ende viel Arbeit damit haben würden, die Wechselrichter zu programmieren. Nach dem jetzt abgesegneten Entwurf soll es Standardkennlinien geben, die die Wechselrichterhersteller programmieren und aus denen die Installateure auswählen.

Keine Änderung gab es bei einem weiteren wichtigen Aspekt des Entwurfs. Die neue Richtlinie sieht vor, dass Netzbetreiber auch die Leistung von Anlagen am Niederspannungsnetz, die größer als 100 Kilowatt sind, abregeln können. Damit können Spitzen vermieden werden – ein weiterer Beitrag zur Netzintegration (siehe Interview Seite 92).

Neue Regel für 50,2-Hertz-Problem

Zur Umsetzung der neuen Anwendungsregel muss als Nächstes der FNN-Lenkungskreis Nieder- und Mittelspannung zustimmen. Dann kann die oberste Instanz, das sogenannte Forum, die Veröffentlichung bekannt geben, so dass die Regel in das VDE-Vorschriftenwerk aufgenommen wird. Die Richtlinie wird für die Photovoltaikanlagen erst ab dem1. Januar relevant. Damit bis dahin nicht noch mehr Wechselrichter verbaut werden, die das 50,2-Hertz-Problem verschärfen, hat sich die Projektgruppe auf eine Übergangsregel geeinigt. Sie hat allerdings nur empfehlenden Charakter.

Nach ihr dürfen Wechselrichterhersteller schon ab dem ersten April Geräte so ausliefern, dass sie sich entweder wie in der neuen Richtlinie frequenzabhängig ausschleichen oder dass die Abschaltfrequenz bei den Geräten statistisch über einen bestimmten Frequenzbereich verteilt wird. Einige Hersteller haben sich laut FFN bereits dazu verpflichtet, sich nach der Übergangsregel zu richten. Das ist für Installateure und Kunden sehr interessant. Denn wenn es der Gesetzgeber will, könnte es nötig werden, die Geräte später umzurüsten, die das 50,2-Hertz-Problem befördern (siehe photovoltaik 04/2011, Seite 16).

Allerdings wird die jetzige Niederspannungsrichtlinie nicht das Ende der Diskussion um die Verbesserung der Netzintegration sein. Ihre Gültigkeit ist auf fünf Jahre beschränkt und schon jetzt formiert sich im FNN eine sogenannte Task Force, die bereits ein Dutzend Themen auf der Tagesordnung hat. Dazu gehört die Möglichkeit, auch Anlagen im Niederspannungsnetz ähnlich wie im Mittelspannungsnetz zur dynamischen Netzstützung zu verpflichten. Außerdem könnten sie bei der Symmetriehaltung des Drehstroms beteiligt werden, dessen einzelne Phasen exakt um 120 Grad gegeneinander verschoben sein und die gleichen Amplituden haben sollen. Diesen Aspekt der Netzqualität stellen zurzeit die drehenden Generatoren der großen Kraftwerke sicher.