MOE-Fellowship: Evgeny Lynchik

Die Integration alternativer Energiequellen ins Stromnetz und in den Energiemarkt

Die Integration alternativer Energiequellen ins Stromnetz und in den EnergiemarktIm Jahr 1991 haben sich die Vorstellungen über die Weiterentwicklung der Energieversogung in Deutschland stark verändert. Damals wurde entschieden, dass zukünftig mehr Energie mit Hilfe von alternativen Energiequellen erzeugt werden muss. Um die Entwicklung der Branche von erneuerbaren Energien zu fördern, setzte die deutsche Regierung am 1. Januar 1991 das Stromeinspeisungsgesetz (StrEG) in Kraft. Dieses wurde am 1. April 2000 durch das Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG) abgelöst. Beide Gesetze vepflichten die Netzbetreiber Strom aus erneuerbaren Energien vorrangig abzunehmen und garantieren den Ökostromanbietern festgelegte Vergütungssätze für 20 Jahre. Im Zeitraum von 1991 bis 2009 ist der Anteil der alternativen Energie im Bruttostromvebrauch Deutschlands von 3% auf über 16% gestiegen. Gemäß EEG muss der Strom aus eneuerbaren Energien 30 % des Stromverbrauchs Deutschlands bis zum Jahr 2020 decken. In der Europäischen Union muss der Anteil der erneuerbaren Energien im Gesamenergieverbrauch auf bis zu 20 % steigen.Die Erhöhung des Anteils regenerativer Energien verändert die klassische Strom- und Wämeversorgung massiv. Der Übergang vom zentralen zum dezentralen Energieerzeugungmodel ist nicht nur mit der Veränderung des Konzeptes der Energieerzegung sondern auch mit der deutlichen Veränderungen der Struktur des Stromnezes und vielen weiteren Herausforderungen verbunden. Aus diesem Grund wollte ich die während des meinen Studiums und der praktischen Tätigkeit im Bereich Energietechnik erworbenen Kenntnisse vertiefen und die technischen Probleme bei den Anschlüssen von Eigenerzeugungsanlagen an das Stromnetz näher kennenlernen. Während der ersten sechs Monate meiner Forschung bei der envia Netz GmbH beschäftigte ich mich mit den Herausforderungen, welche mit den Anschlüssen von Eigenerzeugungsanlgen ans Mittelspannungsnetz verbunden sind. Dabei analysierte ich die Normen und Richtlinien und die hierin bestimmten technischen Anforderungen für den Aschluss von Erzeugungsanlagen an das Stromnetz. Außerdem lernte ich den Ausbau und die Netzrückwirkungen von den Anlagen zur Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien kennen. Um die Grobplanung der Anschlüssen von Eigenerzeugungsanlagen ans Netz selbständig durchführen zu können, lernte ich spezielle Software kennen und sammelte praktische Erfarungen durch die Mitarbeit bei den Anschlussbewertungen.Die Anlagen zur Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien werden nicht nur ans Mittespnungsnetz, sondern auch ans Hochspannungs- und Niederspannungsnetz angeschlosen. Die Anschlüsse von Eigenerzeugungsanlagen ans NS-Netz können nicht nur zu unzulässigen Überlastungen der Netzbetriebsmittel führen sondern auch die Qualität der Vesorgungsspannung deutlich verringern. Sehr oft wird bei dem Anschluss von Stromquellen ans NS-Netz die zulässige Grenze der Spannungsänderungen (Laut EN 50160 ± 10 %) übeschritten. Liegt die Spannungshöhe im unzulässigen Bereich, können die elektrischen Gräte beschädigt werden. Laut der technischen Richtlinien können die Erzeugungsanlagen nicht nur dreiphasig (symetrisch), sondern auch einphasig (unsymmetrisch) an das Niederspannungsnetz angschlossen werden. Bei dem Anschluss von unsymmetrischen Erzeugungsanlagen werden die Spannungsänderungen deutlich höher als bei dem Anschluss von Drehstromanlagen. Dabei ist die Ermittlung von Spannungsänderungen bei der unsymmetrischen Einspeisung sehr kompliziert. Laut der Richtlinie „Technische Regeln zur Beurteilung der Netzrückwirkungen“ kann man in der Praxis annehmen, dass die Spannungsanhebung der einphasigen Einspeisung den sechsfchen Wert im Vergleich zu gleicher symmetrisch angeschlossener Leistung beträgt. Trotzdem müssen die Spannungsänderungen oft bei den netztechnischen Berechnungen genau ermittelt werden. Aus diesem Grund habe ich mein Augenmerkt auf die Entwicklung eines praxisorientierten Verfahrens zur Berechnung der Spannungsänderungen bei der unsymmetrschen Einspeisung im Niederspannungsnetz gerichtet. In der Praxis werden die Eigenerzeugungsanlagen nicht nur einphasig, sondern auch zweiphsig angeschlossen. Bei dem Anschluss von dreiphasigen Erzeugungsanlagen, kann die angeschlossene Leistung in jeder Phase unterschiedlich sein. Dabei wird bei dem Anschluss von elektrischen Anlagen ans Netz die Sternschaltung oder Dreieckschaltung verwendet. Die Vielzahl von Zuschaltvarianten von Anlagen macht die Berechnung von Spannungsändrungen im Niederspannungsnetz sehr kompliziert. Trotz dem konnte ich ein EXCEL-Tool erstellen, das mit der Berücksichtigung der Verschaltung von Erzeugungsanlgen die Ermittlung der Spannungsänderungen im Netz ermöglicht. Dabei weden in Abhängigkeit von den Netzparametern und Daten der dezentralen Erzeugungsanlgen die Spannungsänderungen in jeder Phase mit hoher Genauigkeit berechnet. Damit hat das Tool praktische Bedeutung und kann als Hilfstool bei der Planung der Aschlüsse von Eigenerzeugungsanlagen an das Niederspannungsnetz verwendet werden.

AZ: 30010/218

Zeitraum

01.02.2010 - 31.01.2011

Land

Baltikum

Institut

envia Verteilnetz GmbH

Betreuer

Matthias Plass