Wirtschaftliche Alternative zum Netzausbau
Bild 2: Grafik (Quelle : Maschinenfabrik Reinhausen)
Eine Alternative zu derartigen Netzausbaumaßnahmen sind regelbare Ortsnetztransformatoren (Ront), mit denen sich vorhandene Ortsnetzstationen auf wirtschaftliche Art und Weise mit bewährter Technik aufrüsten lassen (Bild 1). In ihnen wird die Ausgangsspannung des Transformators durch den Einbau eines Laststufenschalters dynamisch regelbar gemacht. Weitere Schlüsselkomponenten sind ein Spannungsregler und Sensoren. Der Regler steuert den Laststufenschalter und die Sensoren erfassen die dabei für die Algorithmen notwendigen Informationen. Durch den Einsatz eines Ront ist es möglich die Spannung im Mittelspannungsnetz von der im Niederspannungsnetz so zu entkoppeln, dass das komplette Spannungsband von ±10 % im Niederspannungsnetz zur Verfügung steht. Damit stehen dann – bei einer angenommenen Regelbandbreite von 2 % und einem maximalen Spannungsabfall von 5 % – im Niederspannungsnetz theoretisch 11 % statt 3 % für die Spannungsanhebung durch erneuerbare Energien zur Verfügung. Diese kommen insbesondere der Einspeisung aus Photovoltaikanlagen zugute, lassen sich aber auch für Spannungsabfälle durch Verbrauchslasten, wie Elektromobilität und Wärmepumpen, nutzen.
Sobald ein kompletter Mittelspannungsring durchgängig mit Ront ausgestattet ist, könnte auch die Beschränkung auf eine Spannungsanhebung um 2 % der Einspeisung in die Mittelspannung entfallen. Dadurch würde sich vor allem das Aufnahmepotenzial für Windenergieanlagen massiv erhöhen. Regelbare Ortsnetztransformatoren bieten darüber hinaus weitere Vorteile für die Netzbetreiber. Sie sind bereits seit geraumer Zeit verfügbar. So befinden sich die Systemlösungen der Maschinenfabrik Reinhausen seit Anfang 2011 bei verschiedenen Netzbetreibern in realen Netzen in Anwendung und tragen entscheidend dazu bei, die Energiewende wirtschaftlich zu gestalten.
Potenzialbewertung regelbarer Ortsnetztransformator
Netzberechnungen an drei beispielhaften Niederspannungsnetzen sollen die Bewertung des tatsächlichen Potenzials von Ront ermöglichen. Dabei wurde untersucht, wie viel zusätzliche dezentrale Einspeisung sich durch die Installation eines Ront mit Regelung der Niederspannungssammelschienenspannung bei Vermeidung von klassischem Netzausbau integrieren lässt. Die Simulationen basieren analog zur heutigen Netzplanungspraxis auf Worst-Case-Szenarien für den Einspeise- und Lastfall. Im Lastfall werden bei minimaler Sammelschienenspannung – also auch im überlagerten Mittelspannungsnetz – ausschließlich Lasten und im Einspeisefall bei maximaler Sammelschienenspannung nur Einspeisungen betrachtet. Die Parameter der Beispielnetze entstammen öffentlichen statistischen Daten. Die Leistungswerte für H0-Kunden werden mithilfe des Gleichzeitigkeitsfaktors nach DIN 18015-1 zugewiesen. Für gewerbliche Lasten werden die beiden Leistungsklassen 25 kW und 15 kW definiert. Kleine landwirtschaftliche Lasten werden mit 14,5 kW angenommen.