Umgang mit Netzproblemen

Für einen technischen Betriebsführer von Solarparks gehören Ausfälle von Wechselrichtern sowie anderer Komponenten zum Tagesgeschäft. Schäden durch Blitzeinschläge, Diebstahl und Vandalismus genauso wie ausgelöste Stringsicherungen treten bei der technischen Betriebsführung häufig zum Vorschein. Modulschäden (zum Beispiel durch extreme Wetterereignisse) müssen fachmännisch begutachtet, gegenüber Versicherungen angezeigt und kurzfristig behoben werden. Bei Problemen der Netzwerktechnik beziehungsweise bei den Komponenten des Monitoringsystems wird bei Fehlern meist vom Worst Case, also dem Ausfall von Wechselrichtern, ausgegangen und unmittelbar eine Fehlerbeseitigung veranlasst. Fehler jedweder Art müssen also stets innerhalb kürzester Zeit erkannt und eine Fehlerbehebung immer schnellstmöglich umgesetzt werden, da ansonsten entsprechende Ertragsausfälle für den Kunden drohen. Eine regelmäßige elektrische und mechanische Wartung der Solarparks ist unerlässlich, um frühzeitig fehlerhafte Komponenten aufzufinden und somit für sehr gute, langfristig sichere Erträge zu sorgen. Es lassen sich jedoch nicht alle Ausfälle dadurch verhindern. Die Kunden beurteilen ihren technischen Betriebsführer anhand der Anlagenperformance sowie schnellen Reaktionszeiten und einer zielführenden sowie vertrauensvollen Kommunikation.

Das gilt umso mehr, wenn die Ursache nicht im Solarpark liegt, also wenn beispielsweise das elektrische Netz „nicht funktioniert“ und somit die Einspeisung der solaren Energie Probleme bereitet. Das liegt zum einen daran, dass bei einem netzseitigen Ausfall des Solarparks immer das gesamte Projekt mit allen Komponenten betroffen ist, sodass die Ertragsausfälle unmittelbar entsprechend hoch sind. Zum anderen liegt es daran, dass auch dann, wenn das Netz nicht einfach ausfällt, es zu Ertragseinbußen kommen kann. Das ist der Fall, wenn die Performance der gesamten Anlage durch netzseitige Ereignisse reduziert wird. Wenn man das nicht bemerkt, summiert sich der Ausfall über einen längeren Zeitraum zu dann ebenfalls hohen Beträgen.

Eine Trennung der Anlage vom elektrischen Versorgungsnetz findet häufig dann statt, wenn es aufgrund von Überspannungen zur Verletzung der Spannungsgrenzen am Netzanschlusspunkt kommt. Davon sind wider Erwarten nicht nur Anlagen ohne Blindleistungsregelung (zur Spannungshaltung) betroffen.

Die Daten von über 250 Megawatt an deutschlandweit verteilten Photovoltaikanlagen, welche die Sybac Service in der technischen Betreuung hat, bestätigen, dass die Fehler und Probleme hinsichtlich der Einspeisung in das elektrische Versorgungsnetz in den letzten Jahren stark zugenommen haben. Während im Jahr 2013 nur ungefähr 10 Prozent der Gesamtfehler aller Anlagen, die durch unsere Leitwarte detektiert wurden, auf netzseitige Ereignisse zurückzuführen waren, so erhöhte sich dieser Wert im Jahr 2014 auf circa 25 Prozent. Die Tendenz ist weiter steigend, wie die bisherigen Daten für 2015 zeigen.

Ein Teil dieser netzbedingten Ertragsausfälle ist in gewissem Sinne geplant. Von den 25 Prozent der Netz-Fehlerfälle war knapp ein Drittel auf eine Abregelung beziehungsweise auf eine geplante Abschaltung seitens des Netzbetreibers zurückzuführen. Aber bei über zwei Dritteln der netzbedingten Fehlermeldungen lag der Grund in einer ungeplanten Abschaltung, also zum Beispiel durch eine Spannungsüberhöhung am Netzanschlusspunkt. Für den Betriebsführer ist das insofern entscheidend, da er in den beiden Fällen durch unterschiedliche Methoden versuchen muss, die Ertragsausfälle zu reduzieren. Auch rechtlich betrachtet macht es einen Unterschied, ob der Netzbetreiber den Ertragsausfall ersetzen muss.

Drohung mit Messequipment schafft Abhilfe

Ein Beispiel für den zweiten Fall (ungeplante Netztrennung) ist einer der durch uns betreuten Solarparks mit circa fünf Megawatt installierter Anlagenleistung im Nordosten Deutschlands, welcher sich zu Beginn des Jahres 2014 innerhalb eines Monats mehr als 50 Mal (teilweise mehrfach täglich) vom Netz trennte. Jeder Ausfall machte einen Serviceeinsatz vor Ort erforderlich, sodass neben immensen Ertragsausfällen auch Kosten für die entsprechenden Arbeitseinsätze vor Ort anfielen.

Bereits nach der ersten unerwarteten Auslösung nahmen unsere Techniker Kontakt mit dem Netzbetreiber auf, um den Fehler zu analysieren und eine unmittelbare Beseitigung voranzutreiben. Im genannten Fall konnten sie jedoch auch nach wiederholtem Ausfall der Anlage keine Klärung mit dem Netzbetreiber herbeiführen. Die Sybac Service konnte gegenüber dem Netzbetreiber nachweisen, dass die Anlage ihre entsprechenden Netzdienstleistungen ordnungsgemäß erbrachte, wie beispielsweise eine Blindleistungsregelung auf den Einspeisepunkt sowie die Möglichkeit der Sollwertvorgabe für Wirk- und Blindleistung durch den Netzbetreiber bei etwaigen Netzengpässen.

Der Nachweis erfolgte aus den Daten unseres Monitoringsystems, in dem neben den Messwerten der Wirk-, Blind- und Scheinleistungseinspeisung auch die Spannungen sowie der Leistungsfaktor erfasst wird. Diese und weitere Werte erfassen wir sowohl an den Wechselrichtern als auch am Netzanschlusspunkt.

Da keine netzseitige Verbesserung der Situation erfolgte, fanden mehrere Termine vor Ort statt, gemeinsam mit unseren Mitarbeitern und dem Netzbetreiber, welche letztlich dazu führten, dass gerichtsverwertbare Messinstrumente (sogenannte Power-Quality-Meter der Klasse A) an der Übergabestation zwischen Solarpark und dem elektrischen Versorgungsnetz eingebaut wurden. Hierbei wurden die Spannungen und Ströme vor und hinter dem Leistungsschalter über zwei Wochen erfasst. Beabsichtigt wurde mit dieser Herangehensweise, nach einem Abschalten des Solarparks feststellen zu können, ob die Spannung auf der Netzseite weiterhin erhöht ist, sodass die Auswirkungen durch den Solarpark hätten vernachlässigt werden können.

Nach dem Einbau gab es keine weiteren Ausfälle der Anlage. Damit konnten wir den technischen Nachweis zwar nicht mehr erbringen, dem Betreiber war trotzdem geholfen. Unsere Theorie: Welches netzseitige Problem auch immer zu dem Netzausfall geführt hatte, angesichts des Einbaus der Messelektronik zum Nachweis eines netzseitigen Fehlers hat der Netzbetreiber wohl Gegenmaßnahmen ergriffen.

Das ist sicherlich ein besonders drastisches Beispiel. Meist lassen sich die Probleme in Diskussion mit dem Netzbetreiber lösen.

Fall Blindleistungsbereitstellung

Ein weiteres Beispiel aus dem vergangenen Jahr 2014 zeigt, dass auch eine deutliche Reduzierung der Anlagenperformance eines Solarparks aufgrund netztechnischer Probleme ein mögliches Fehlerbild darstellen kann. Um die Spannungshaltung im Netz zu gewährleisten, speisen Solarparks nicht nur Wirkleistung, sondern auch Blindleistung in das Netz ein, und zwar entsprechend einer vom Netzbetreiber vorgegebenen Funktion, bei welcher der Blindleistungsanteil in Abhängigkeit der Netzspannung oder der eingespeisten Wirkleistung reguliert wird. Viele Projekte haben noch eine alte Regelung implementiert, welche die Wirkleistungsabgabe drosselt, um ein entsprechend notwendiges Maß an Blindleistung zur Spannungshaltung des Netzes einzuspeisen. Da nur die Wirkleistung zu einem Ertrag führt, der vergütet wird, gehen dadurch Einnahmen verloren.

So auch bei dem durch uns betreuten Solarpark, der im Jahr 2012 in Betrieb ging. Dieses Projekt war an ein relativ schwaches elektrisches Versorgungsnetz angeschlossen, sodass die Wechselrichter in hohem Maße Blindleistung bereitstellen mussten, um die Spannung und andere Regelgrößen am Einspeisepunkt regelungstechnisch einzuhalten, wodurch die Anlagenperformance negativ beeinflusst wurde.

In solchen Fällen stellt sich die Frage, woran es liegt, dass die Spannung am Einspeisepunkt oft in Bereiche steigt, die eine hohe Blindleistungseinspeisung zur Folge haben. Eventuell könnte der Netzbetreiber auch Maßnahmen treffen, welche die Blindleistungseinspeisung seitens des Solarparks reduzieren. Das würde die Ertragsausfälle reduzieren, aber Kosten für den Netzbetreiber darstellen. Von außen lässt sich oft nur schwer beurteilen, was der Anlagenbetreiber erwarten kann und was nicht. Teilweise hilft es, solche Themen mit Netzbetreibern im Detail zu diskutieren. In dem genannten Fall reichte ein Hinweis an den Netzbetreiber aus, damit dieser für die notwendige Abhilfe sorgte.

Mit Transparenz und Kooperation

Der Konflikt liegt also auf der Hand. Netzbetreiber sind nach dem EnWG § 11 verpflichtet, Netze auszubauen und den sicheren Netzbetrieb zu gewährleisten. Ertragsausfälle durch Handlungen des Netzbetreibers nach EnWG § 11, werden nicht rückwirkend an den Betreiber erstattet. Nach dem EEG § 14 dürfen Netzbetreiber bei Netzengpässen Photovoltaikanlagen abregeln, wobei der Anlagenbetreiber eine rückwirkende Erstattung des entgangenen Anlagenertrags gegenüber dem Netzbetreiber einfordern kann. Die immer weiter steigende Anzahl an Einspeiseproblemen und der unterschiedliche Umgang der diversen Verteilnetzbetreiber mit Instandhaltungsmaßnahmen (im Sinne des EnWG § 11) und Netzengpässen (im Sinne des EEG § 14) zeigen die verschiedenen Sichtweisen von Anlagenbetreibern und Netzbetreibern, sodass es oft zu rechtlichen Auseinandersetzungen zwischen den Parteien kommt.

Der technische Betriebsführer muss als Schnittstelle zwischen dem Anlagenbetreiber und dem Netzbetreiber fungieren. Der Anlagenbetreiber wünscht die (nach EEG vorrangige) maximale Einspeisung von Wirkleistung seines Solarparks. Der Netzbetreiber ist nach dem EnWG verpflichtet, seine Netze in ordnungsgemäßem und funktionsfähigem Zustand zu halten und für einen diskriminierungsfreien Zugang zu sorgen.

Solaranlagen sind gefestigter Bestandteil der Energieversorgung innerhalb Deutschlands, somit auch innerhalb des europäischen Verbundnetzes, und werden zukünftig dementsprechend erweiterte Netzdienstleistungen erbringen müssen, um einen sicheren Netzbetrieb zu gewährleisten.

Mehr Transparenz in der Zusammenarbeit zwischen technischem Betriebsführer und Verteilnetzbetreiber könnte die Beseitigung von Problemen stark beschleunigen. Hierzu zählen wir zum Beispiel die unmittelbare Offenlegung von Netzentwicklungsplänen sowie die frühzeitige Einbeziehung in entsprechend notwendige netzseitige Baumaßnahmen, wenn seitens des Netzbetreibers ersichtlich wird, dass regenerative Energiekraftwerke von solchen Maßnahmen negativ beeinträchtigt werden.

Manche Netzbetreiber gehen bereits sehr proaktiv an solche Themenbereiche heran und kommunizieren frühzeitig entsprechend notwendige Maßnahmen in ihrem Netzbereich und erläutern die Hintergründe. Dabei wird durch einige Netzbetreiber durchaus berücksichtigt, dass netzseitige Maßnahmen zu einstrahlungsarmen Zeiten durchgeführt werden können, um dadurch Ertragsverluste zu minimieren.

Bestandsanlagen müssen Netzdienstleistungen erbringen

Die Verbesserung von Netzdienstleistungen durch Solarparks und andere regenerative Energiekraftwerke schreitet übrigens weiter voran, wobei zukünftig auch Altanlagen entsprechend aufzurüsten sind.

Wir raten unseren Kunden dabei, nicht immer auf ihre Rechte zu bestehen. Ein Netzbetreiber ist zum Beispiel an uns herangetreten, da er größere Bestandsanlagen nachträglich mit entsprechend umfangreicher Fernwirktechnik ausstatten möchte. Da dieser Netzbetreiber für zukünftige Netzstrukturen die zwingende Notwendigkeit weiterer Messpunkte in seinem Netzgebiet sieht, ist die gesamte Erweiterung für den Anlagenbetreiber kostenlos. Obwohl der Betreiber nicht dazu verpflichtet ist, da er Bestandsschutz genießt, empfehlen wir als technischer Betriebsführer dennoch die Nachrüstung, um den Netzbetrieb proaktiv zu verbessern. Dies ist letztlich auch der Einspeisung des Solarparks dienlich. Somit können beide Parteien von dieser Maßnahme profitieren.

Es ist davon auszugehen, dass zukünftig weitere Bestandsanlagen technisch aufgerüstet werden müssen, um den Anforderungen eines Netzes mit einer hohen Durchdringung von erneuerbaren Energiekraftwerken (Umrichtertechnik) gerecht zu werden. Weitere Entwicklungen, womöglich auch für den Anlagenbestand, sehen wir unter anderem in den Bereichen der Netzregelung, IT-Anbindung, Schutztechnik sowie beispielsweise hinsichtlich der Schwarzstartfähigkeit. Hierbei werden auch immer Bestandsanlagen von technischen Anpassungen, Umrüstungen und Erweiterungen betroffen sein. Ein technischer Betriebsführer muss auch solchen Anforderungen gewachsen sein. (Thomas Nolden)

Der Autor

Thomas Nolden M. Sc. ist technischer Leiter bei der Sybac Service GmbH. Die Tochtergesellschaft der Sybac Solar GmbH bietet die Betriebsführung (unter anderem Service, Wartung, Grünpflege) sowie weitere technische Dienstleistungen (Gutachten, Labortätigkeiten und mehr) für Photovoltaikanlagen an.