Einbau eines regelbaren Ortsnetztrafos. Quelle: MR Reinhausen
Ein Zubau von Solar- und Windanlagen allein macht noch keine Energiewende. Entscheidend ist, dass die Anlagen über ein Netz gemeinsam agieren. Für diese anspruchsvolle Aufgabe muss das bestehende Stromnetz umgebaut werden. Eine technische Lösung zur Steuerung der Niederspannungsebene bietet der regelbare Ortsnetztrafo. Die Geräte sind seit einigen Jahren am Markt aber noch nicht flächendeckend verbaut. Auf der Branchenmesse „e-World“ Anfang 2024 in Essen haben Unternehmensvertreter von ihren Erfahrungen mit den Anlagen berichtet. Ein ausführlicher Beitrag ist dazu in der Zeitschrift ew – Magazin für die Energiewirtschaft erschienen.
Seit rund 15 Jahren sind die Betreiber der Stromverteilnetze massiv gefordert, Kapazitäten auszubauen und neue Kundenanlagen anzuschließen. Denn Photovoltaikanlagen, Wärmepumpen und Ladestationen für E-Mobilität bringen neue Anforderungen mit sich, für die die konventionellen Strukturen nicht ausgelegt sind.
Regelbare Ortsnetztrafos können weitere Kapazitäten erschließen
Mit einem Austausch einzelner Betriebsmittel innerhalb der Netzinfrastruktur lässt sich die Kapazität des Netzes erhöhen, ohne zusätzliche Leitungen zu verlegen. So können durch einen Austausch der Transformatoren in den Ortsnetzstationen weitere Netzkapazitäten erschlossen werden. Solche neuen Regelbaren Ortsnetztrafos (rONT) werden schon von vielen Netzbetreibern eingebaut, sind aber noch nicht überall vorhanden.
Im Gegensatz zu einer Tiefbaustelle wird ein Austausch eines Ortsnetztransformators wird in Öffentlichkeit kaum bemerkt: „Der rONT kann in eine bestehende Ortsnetzstation innerhalb eines Tages integriert werden. Dadurch kann der Betreiber in relativ kurzer Zeit das Verteilnetz modernisieren. Im Februar 2024 haben wir den 10.000sten rONT der dritten Generation ausgeliefert. Mehr als 150 Trafohersteller haben ihn bereits verbaut, und über 300 Betreiber weltweit setzen ihn ein“, berichtet Armin Vielhauer, Maschinenfabrik Reinhausen.
Die Grundidee: Das Internet of Things
Gut 15 Jahre liegen die Anfänge des rONT zurück. Damals galt das Internet of Things als bahnbrechendes System der Zukunft. Etwas ähnliches wurde auch für das Stromnetz gesucht, so dass sich dezentrale Anlagen automatisiert regeln können. Denn seit 2009/2010 ist es deutlich anspruchsvoller geworden, Spannungsqualität im Verteilnetz zu erhalten. Bereits zu dieser Zeit gab es durch die Förderung des Erneuerbare-Energien-Gesetzt einen steigende Nachfrage nach zusätzlichen Netzanschlüssen für Photovoltaik und Windanlagen.
In Feldversuchen wurde 2009 erstmals die Wirksamkeit von regelbaren Ortsnetztransformatoren nachgewiesen. Bei diesen Pilotprojekten kamen noch konventionelle Stufenschalter in Ölschalttechnik zum Einsatz. Der Pilot wurde liebevoll „Lord Helmchen“ genannt und die Gestalt erinnerte mit einer Höhe von etwa 1,5 m an einen großen Hydranten. Mit diesen Abmessungen war der Schalter nur in sehr großen Transformatoren einsetzbar.
Der rONT passt in die vorhandenen Gebäude
Inzwischen ist die dritte Weiterentwicklung auf dem Markt. Das Bauvolumen und Gewicht wurde erheblich reduziert. Damit passt der Schalter in die bestehenden Gebäude. Aus dem Forschungsprojekt ist ein Standardbetriebsmittel geworden: „Inzwischen ist der Welt klar, was ein rONT tut. Die Technologie ist ausgeforscht und wird weltweit exportiert,“ berichtet Vielhauer.
Ausgeforscht: Branchenexperten zwischen dem Ausgangsentwurf „Lord Heimchen“ und dem heutigen rONT.
Die Netzbetreiber EAM und Avacon blicken zufrieden auf die gelungene Einführung der neuen Technologie. Aus Sicht von EAM werde dieses durch die hohe Zuverlässigkeit unterstützt. Um den rONT einzuführen, war im Unternehmen eine Änderung von Planungsrichtlinien notwendig und eine Begleitung der Inbetriebnahme durch einen Spezialisten.
Neue Technik findet Akzeptanz der Praktiker
Um Vorbehalte der Mitarbeiter gegenüber der neuen Technik abzubauen, wurden Pilotprojekte realisiert, Mustergeräte gefertigt und die Erkenntnisse daraus innerhalb geteilt. Der rONT trifft auch in anderen Ländern auf Interesse, die ihre Energienetze transformieren wollen. Aus Österreich berichtet Michael Pink, Kärnten Netz, dass die Technik bisher erst selten eingesetzt wird, aber die Notwendigkeit, das Netz auszubauen gleichermaßen vorhanden ist.
Technische Entkopplung der Netzebenen
Rein technisch wird über den rONt das Niederspannungsnetz vom Mittelspannungsnetz entkoppelt und der letzte Spannungsregelpunkt vom Umspannwerk in die Ortsnetzstation verlagert. Dabei funktioniert der rONT so, dass eine Steuer- und Regeleinheit kontinuierlich die Sekundärspannung misst. Ein Stufenschalter erhält ein Signal, um das Übersetzungsverhältnis anzupassen.
Der Vorteil des neuen Systems liegt darin, dass im Vergleich zur konventionellen Netzplanung deutlich größere Spannungsschwankungen sowohl in der Mittel- als auch Niederspannungsnetzen zulässig sind. Das lässt sich die Aufnahmekapazität für zusätzliche Lasten und Einspeiser erhöhen.
Option: Netzsteuerung von Lasten
Eine zusätzliche Option des rONT ist, dass sich die Steuer- und Regeleinheit mit SCADA-Systemen verbinden. So ist auch eine komplexere Netzsteuerung möglich und wichtige Betriebsparameter und Messwerte stehen nunmehr für Netzführungszwecke online zur Verfügung. Auch wenn bisher nicht jeder individuelle rONT gesteuert wird, ist diese Möglichkeit die Basis für eine künftige Steuerung von Lasten im Sinne nach § 14 a des Energiewirtschaftgesetzes.
Bildquelle: MR Reinhausen
Der vollständige Beitrag ist in ew 5/2024 erschienen.
Power-to-Gas – die Zukunftstechnologie zur Umwandlung von elektrischer Energie in Gas wird bisher erst in kleineren Anlagen im einstelligen Megawattbereich genutzt. Die Strom- und Gasnetzbetreiber Amprion und Open Grid Europe (OGE) wollen gemeinsam eine Anlage zur Umwandlung von Strom in speicherbares Gas mit einer Kapazität von 50 bis 100 MW testen. Diese Sektorenkopplung soll helfen, jahreszeitlich und wetterbedingte Erzeugungsschwankungen bei Solar und Windanlagen über das Gasnetz abzusichern.