Messgeräte gemäß VDE-AR-N 4110 / <200 ms Ansprechzeit / P(f)-Funktion (Wirkleistungsreduktion bei Frequenzabweichung)
EZA-Regler gewährleisten, dass Wind- und Solarparks jederzeit netzverträglich einspeisen – und eventuell. bald auch Systemdienstleistungen bereitstellen. Dafür jedoch müssen sehr exakte und dynamische Messdaten gemäß VDE-AR-N 4110/4120 verfügbar sein. Hier scheint es noch Handlungsbedarf zu geben.
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Frequenz- und Spannungsschwankungen
Dass dies längst kein theoretisches Problem mehr ist, kann Jens Schübel bestätigen, der in seinem Wohnhaus die Spannungsqualität mit einem UMD 705E von PQ Plus misst: „Ich lebe in einer ländlichen Gegend mit vielen PV-Anlagen und sehe in den Sommermonaten regelmäßig kurze Spannungseinbrüche bis unter 150 V“, berichtet Schübel, der nicht nur gelernter Elektrotechniker, sondern auch Prokurist und technischer Leiter beim Energiemesstechnik-Anbieter PQ Plus ist. Für einen Privathaushalt sind solche Veränderungen unproblematisch, da die dort genutzten stromgebundenen Geräte in der Regel eine hohe Toleranz gegenüber Spannungsschwankungen aufweisen. Anders sieht es bei gewerblichen Anschlussnehmern aus, die sehr empfindliche elektronische Anlagen oder Geräte betreiben. Hier kann es zu Produktionsausfällen oder anderen teuren Schäden kommen, mit denen sich der zuständige Netzbetreiber im Rahmen der Produkthaftung des Versorgers für den gelieferten Strom immer in irgendeiner Form beschäftigen muss. Das ist für alle Betroffenen ärgerlich genug, perspektivisch bleiben die Risiken möglicherweise nicht nur auf einzelne Sonderfälle beschränkt: „Angesichts der schnellen Zunahme erneuerbarer Einspeiser – und zwar auf allen Spannungsebenen - werden Frequenzschwankungen häufiger und ausgeprägter auftreten“, vermutet Schübel. Das könne in Zukunft auch negative Auswirkungen für ganze Netzgebiete haben.
Das Messgerät UMD 705 in einem EZA-Regler von energielenker. (Foto: Energielenker Management GmbH & Co.KG)
Normierte EZA-Regler und Messtechnik
Um diese zu vermeiden, kommen EZA-Regler zum Einsatz, welche die Einspeisung dynamisch an die Anforderungen anpassen – ob die Höhe der Spannung, die Frequenz oder die Blindleistung zur Spannungsstabilisierung. Für diese gelten seit Herbst 2018 die Technischen Anschlussregeln Mittelspannung (VDE-AR-N 4110), die seitdem den Netzanschluss von Erzeugungsanlagen in den unteren Spannungsebenen regeln. Die VDE-AR-N 4120 für die Hochspannung ist bereits seit 2015 gültig, gewinnt aktuell aber an Relevanz, da zunehmend Wind- und auch Solarparks auch in der Hochspannung angeschlossen werden. EZA-Regler müssen gemäß dieser Normen zertifiziert sein und auch für die Messtechnik, die dem Regler die Grundlagen für die Steuerung liefert, gelten klare Vorgaben: Diese betreffen zum einen die Messgeschwindigkeit der Frequenzmessung, die bei schnellen Frequenzänderungen nicht mehr als 200 ms beanspruchen darf. Zum anderen ist die Genauigkeit definiert: Innerhalb des Zeitraums von 200 ms liegt diese bei ±50 mHz. Soweit die Vorgaben. Doch erfüllen die Messgeräte, die teilweise schon seit vielen Jahren in Wind- und Solarparks verbaut sind, diese Anforderungen überhaupt durchgängig? Das wurde bislang kaum hinterfragt – aus nachvollziehbaren Gründen: Projektentwickler und Betreiber sind naturgemäß keine Expert:innen für Energiemesstechnik und verlassen sich auf Dienstleister, Hersteller, Zertifikate und Produkte, die jahrelang ohne erkennbare Probleme im Einsatz waren. Wirklich nachgeprüft oder gar nachgemessen wurde da wohl selten.
Messqualität im Fokus
Doch Projektentwickler, Anlagenbetreiber und technische Dienstleister scheinen kritischer zu werden, wie der technische Leiter von PQ Plus beobachtet. „Wir haben erstmals in nennenswertem Umfang Anfragen von Kunden erhalten, die wissen wollten, ob unsere Geräte tatsächlich die Anforderungen der Norm erfüllen“, berichtet Jens Schübel – und begrüßt diese Entwicklung ausdrücklich: „Gerade bei volatilen Einspeisern wie PV- und Windkraftanlagen sind schnelle Anpassungen ganz entscheidend für Netzstabilität und Anlagenperformance – und die Regler können auf Frequenz- und Spannungsschwankungen nur dann adäquat reagieren, wenn sie entsprechend hochauflösende Messwerte erhalten.“ Bei PQ Plus sieht man sich hier bestens aufgestellt: „Unsere UMD-Messgeräte messen mit einer Genauigkeit von ±10 und können sogar Messwerte über 40 ms und 80 ms aktualisieren und bereitstellen“ berichtet Jens Schübel. Andere Messtechnik-Hersteller haben in jüngster Zeit die eigenen Lösungen evaluiert und auch bei PQ Plus wurden Vergleichsmessungen mit Wettbewerbsgeräten durchgeführt. Die Ergebnisse lassen aufhorchen: „Viele häufig eingesetzte Universalmessgeräte sind für diesen Anwendungsfall nicht optimiert und erfüllen nicht immer die geforderte Messgeschwindigkeit für eine präzise und normkonforme Regelung“, fasst Jens Schübel zusammen.
Vergleichmessungen zwischen dem PQ Plus UMD 705 (oben) und einem häufig verbauten Gerät eines anderen Herstellers (unten) zeigen deutliche Unterschiede bei der Erfassung von Frequenzeinbrüchen. (Foto: PQ Plus GmbH, Plexlog GmbH (Messungen)
Eingesetzte Technologie überprüfen
Für Betreiber erneuerbarer Energieanlagen und Netzbetreiber ergeben sich daraus klare Konsequenzen, meint Jens Schübel: „Die eingesetzte Messtechnik muss regelkonform sein – und alle Beteiligten sind gut beraten, genau zu kontrollieren, dass die geltenden Vorgaben vor Ort umgesetzt werden – notfalls durch Messstichproben.“ Wer etwas genauere Geräte nutze, mache natürlich keinen Fehler, fügt er augenzwinkernd hinzu. Netzbetreiber sollten zusätzlich die Chance nutzen, die Niederspannung durch geeignete digitale Messtechnik transparenter zu machen – um auch dort Frequenz und Spannungsqualität zuverlässig im Blick zu haben. (pq)
