Kapazitätsverdopplung im vorstädtischen Netz

Abbildung der Grafik

Bild 3: Grafik (Quelle: Maschinenfabrik Reinhausen)

Bild 2 stellt ein beispielhaftes vorstädtisches Niederspannungsnetz mit einem 400-kVA-Transformator dar. Es verfügt über fünf 400 m lange NAYY-Kabelstränge mit 4 x 150 mm 2. Vier davon sind symmetrisch mit jeweils 13 Haushalten ausgelegt, die alle Photovoltaikstrom ins Netz einspeisen. Die Anlagenleistung ist für alle Haushalte identisch. Der fünfte Kabelstrang ist ein reiner Laststrang mit Gewerbeverbrauchslasten, die sich nahe an der Ortsnetzstation befinden. Durch die Spannungsspreizung zwischen den beiden Strangtypen herrscht eine suboptimale Situation für den Ront vor. Ohne Ront lässt sich in dem beschriebenen Netz eine maximale Photovoltaikleistung von 388 kW peak installieren (Bild 2 a). Der ­begrenzende Faktor ist dabei das Erreichen der maximal zulässigen Spannungsanhebung von 3 %. Zu diesem Zeitpunkt sind die Kabel allerdings erst zu knapp 50 % ausgelastet. Durch den Einsatz eines Ront mit 800 kVA oder 1 000 kVA sowie einer Stufenspannung von 2 % und einer Sollspannung von 97 % an der Niederspannungssammelschiene erhöht sich die maximal integrierbare Photovoltaikleistung um den Faktor 2 auf 776 kW peak (Bild 2 b). Begrenzender Faktor ist nun nicht mehr die Spannung – diese liegt am Strangende der Einspeisestränge lediglich bei 105 % –, sondern die thermische Kapazität der Kabel, die bei194 kW peak pro Strang erschöpft ist. Somit werden durch den Ront die vorhandenen Betriebsmittel optimal ausgenutzt. In einem vorstädtischen Netz mit hoher Bebauungs- und Photovoltaikdichte kann ein Ront also die Kapazität für die dezentrale Einspeisung, ohne die Notwendigkeit klassischen Netzausbau betreiben zu müssen, trotz einer ausgeprägten Spannungsspreizung um den Faktor 2 steigern.

Stärkere Kapazitätserhöhung im dörflichen Netz

Das in Bild 3 dargestellte beispielhafte dörfliche Netz unterscheidet sich vom vorstädtischen Netz durch eine geringere Bebauungsdichte. Bei ebenfalls 400 m langen Strängen existieren nun nur sieben Anschlüsse je Strang. Wieder gibt es einen reinen Laststrang, unter anderem mit Gewerbeverbrauchslasten. Weiterhin ist ein Strang nicht als Kabel, sondern als 70-AL1/11-ST1A-Freileitung ausgeführt. Schließlich unterscheiden sich auch die Photovoltaikinstallationen zwischen den Strängen. Ohne Ront kann in das dörfliche Netz eine PV-Leistung von 278 kW peak integriert werden, wobei sich das Potenzial je nach Konfiguration des Strangs unterscheidet (Bild 3 a). Begrenzend wirkt dabei jeweils die maximal zulässige Spannungsanhebung von 3 %. Sie verhindert eine wirtschaftliche Ausnutzung der Betriebsmittel, deren Auslastung je nach Strang zwischen 12 % und 50 % liegt. Durch den Einsatz eines Ront erhöht sich die maximal integrierbare PV-Leistung in den Strängen mit Photovoltaikinstallationen auf jedem zweiten Haus bzw. ausschließlich in der Mitte des Strangs um den Faktor 1,9 bzw. 2,0 (Bild 3 b). Begrenzend wirkt hier wieder die thermische Belastbarkeit der Kabel. In dem Kabelstrang mit der Photovoltaikinstallation am Ende des Strangs kann 3,6-mal mehr Photovoltaik angeschlossen werden, während der Faktor bei der identisch konfigurierten Freileitung 3,7 beträgt. Begrenzend wirkt in diesem Fall eine Spannungsanhebung auf 110 % der Normspannung. Liegt der ­maximale Spannungsabfall unter 5 %, wäre es durch Vorgabe einer niedrigeren Sollspannung im Regler möglich das Integrationspotential dieser beiden Stränge weiter zu steigern. Dabei ist allerdings sicherzustellen, dass der Netzknoten an dem der ­größte Spannungsabfall im Lastfall auftritt, durchwegs im zulässigen Spannungsband liegt. Somit kann ein Ront auch in dem ländlichen Netz – trotz der ausgeprägten Spannungsspreizung – das Potenzial für die Integration von erneuerbaren Energien mindestens um den Faktor 2 erhöhen. Sind die Erzeugungsanlagen eher am Strangende angeschlossen erhöht sich das Potenzial sogar auf nahezu den Faktor 4.

Dörfliches Netz mit langem Ausläufer

Abschließend wird der reine Laststrang des eben vorgestellten dörflichen Netzes um einen zusätzlichen 1 200 m langen Ausläufer erweitert, an dessen Ende ein kleiner landwirtschaftlicher Betrieb mit einer Last von 14,5 kW angeschlossen ist (Bild 4). Mit dem Spannungsabfall von 7 % nimmt die bereits vorhandene Spannungsspreizung weiter zu, sodass in diesem Netz statt der üblichen 3 % nur noch 1 % für die dezentrale Einspeisung zur Verfügung stehen. In dieser Konfiguration lassen sich ohne Ront lediglich 98 kW peak Photovoltaik integrieren (Bild 4 a). Die Auslastung der Kabel und Freileitungen liegt dann zwischen 5 % und 17 %. In dieser Situation erhöht ein Ront das Integrationspotenzial je nach Strang um einen Faktor zwischen 5,7 und 8 (Bild 4 b).

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