NEUE ENERGIEN 2020 - oegut.at 1: Grenzwerte der Frequenz nach EN 50160 [2] Neue Energien 2020 - 4....
Transcript of NEUE ENERGIEN 2020 - oegut.at 1: Grenzwerte der Frequenz nach EN 50160 [2] Neue Energien 2020 - 4....
Neue Energien 2020 - 4. Ausschreibung K l i m a- un d E n e r g i e fo n d s d es B u n de s – A b w i ck l un g d u r ch d i e Ö s t e r r e i c h i sc h e F o rs ch u n gs fö r d e r u n gs g es e l l s ch a f t F F G
Seite 1 von 37
NEUE ENERGIEN 2020 Arbeitsbericht
Programmsteuerung:
Klima- und Energiefonds
Programmabwicklung:
Österreichische Forschungsförderungsgesellschaft GmbH (FFG)
Arbeitsbericht erstellt am
17.03.2012
Projekttitel:
Kleinwindkraft Kleinwindkraftanlagen: Qualitätssicherung, Netzeinbindung,
Geschäftsmodelle und Information
Projektnummer:
829731
Arbeitspaket/Task:
AP5 – Netzqualität, Wechselrichter
Neue Energien 2020 - 4. Ausschreibung K l i m a- un d E n e r g i e fo n d s d es B u n de s – A b w i ck l un g d u r ch d i e Ö s t e r r e i c h i sc h e F o rs ch u n gs fö r d e r u n gs g es e l l s ch a f t F F G
Seite 2 von 37
Ausschreibung 4. Ausschreibung NEUE ENERGIEN 2020
Projektstart 10/2010
Projektende 12/2013
Gesamtprojektdauer
(in Monaten) 39 Monate
ProjektnehmerIn
(Institution) Österreichische Gesellschaft für Umwelt und Technik (ÖGUT)
AnsprechpartnerIn Dipl.-Ing. Andreas Veigl
Postadresse Hollandstraße 10/46, 1020 Wien
Telefon 01/315 63 93-23
Fax 01/315 63 93-22
E-mail [email protected]
Website www.oegut.at
Neue Energien 2020 - 4. Ausschreibung K l i m a- un d E n e r g i e fo n d s d es B u n de s – A b w i ck l un g d u r ch d i e Ö s t e r r e i c h i sc h e F o rs ch u n gs fö r d e r u n gs g es e l l s ch a f t F F G
Seite 3 von 37
Bericht über nationale und internationale
Netzanschlussbedingungen für
Kleinwindkraftanlagen
Arbeitspaket/Task:
AP5: Netzqualität, Wechselrichter
Task 5.2: Netzanschlussbedingungen für Kleinwindkraftanlagen
Zusammengestellt von:
DI (FH) Roland Sterrer, BSc,
basierend auf der Master Thesis
„Wechselrichter für Kleinwindkraftanlagen - Anforde rungen, Auswahl und Erfahrungen“
von DI Roman Lechner, Mai 2011,
die im Zuge dieses Forschungsprojektes erstellt wu rde.
Neue Energien 2020 - 4. Ausschreibung K l i m a- un d E n e r g i e fo n d s d es B u n de s – A b w i ck l un g d u r ch d i e Ö s t e r r e i c h i sc h e F o rs ch u n gs fö r d e r u n gs g es e l l s ch a f t F F G
Seite 4 von 37
1 Inhaltsverzeichnis
1 Inhaltsverzeichnis .............................................................................................................................. 4
2 Netzanschlussbedingungen (NAB) für Kleinwindkraftanlagen ............................................................ 5
2.1 Die Bedeutung von NAB............................................................................................................. 5
2.2 Methodik .................................................................................................................................... 5
2.3 Notwendige Inhalte von NAB ...................................................................................................... 7
2.4 Nationale NAB .......................................................................................................................... 11
2.5 Internationale NAB ................................................................................................................... 20
2.5.1 Einleitung .......................................................................................................................... 20
2.5.2 Deutschland ...................................................................................................................... 21
2.5.3 Schweiz ............................................................................................................................. 23
2.5.4 Tschechien ........................................................................................................................ 23
2.5.5 Belgien .............................................................................................................................. 24
2.5.6 Spanien ............................................................................................................................. 25
2.5.7 Frankreich ......................................................................................................................... 26
2.5.8 Italien ................................................................................................................................ 26
2.5.9 Niederlande ....................................................................................................................... 27
2.5.10 Kroatien ............................................................................................................................. 28
2.5.11 Großbritannien .................................................................................................................. 30
2.5.12 Zusammenfassung ............................................................................................................ 31
3 Literaturverzeichnis .......................................................................................................................... 34
4 Kontaktdaten .................................................................................................................................... 37
Neue Energien 2020 - 4. Ausschreibung K l i m a- un d E n e r g i e fo n d s d es B u n de s – A b w i ck l un g d u r ch d i e Ö s t e r r e i c h i sc h e F o rs ch u n gs fö r d e r u n gs g es e l l s ch a f t F F G
Seite 5 von 37
2 Netzanschlussbedingungen (NAB) für Kleinwindkrafta nlagen
2.1 Die Bedeutung von NAB
Netzanschlussbedingungen (NAB) regeln im Wesentlichen die Pflichten, welche durch den
Anschlusswerber beim Anschluss von Erzeugungseinheiten zu erfüllen sind. Aufgrund von Normen und
Regelungen auf staatlicher Ebene und darüber hinaus auch länderübergreifenden Vorschriften werden
vertragliche Festlegungen getroffen, welche zur Einhaltung dieser notwendig sind.
In diesem Zusammenhang muss zwischen einer negativen Beeinflussung durch Netzrückwirkungen
(d.h. die physikalischen Parameter des Netzes im ungestörten Betrieb werden durch den Betrieb der
Anlage derart beeinflusst, dass vorgegebene Grenzwerte unter- bzw. überschritten werden) sowie durch
den Anschluss der Erzeugungsanlage an das Netz (d.h. die physikalischen Parameter des Netzes nach
dem Anschluss der Anlage unter- bzw. überschreiten festgelegte Grenzwerte) unterschieden werden.
Wie aus der vorherigen Aufzählung zu erkennen, müssen Netzanschlussbedingungen also einerseits
eine Regelung zum Anschluss der Anlagen, andererseits für den Netzparallelbetrieb der Anlage
beinhalten.
Im Vorfeld ist deshalb darauf zu achten, dass die Anlagen bzw. die zugehörigen Anlagenteile die
einschlägigen Normen und Richtlinien erfüllen. Entsprechende Prüfzeugnisse und
Konformitätserklärungen sind durch den Hersteller vorzulegen und bei Bedarf an den Netzbetreiber für
die Beurteilung der Anschlussanlage weiterzugeben. Konformitätserklärungen sind bei bestimmten
Produktgruppen von Gesetzes wegen vorgeschrieben, um überhaupt ein auf den Markt bringen zu
ermöglichen, und es wird darin bestätigt, dass das Erzeugnis den einschlägigen Vorschriften der EU
entspricht [1]. Diese Zeugnisse sind auf EU–Ebene gültig – da Geräte den EU Regelwerken genügen –
und brauchen damit nur einmal ausgestellt werden. Nur unter Einhaltung beider Voraussetzungen ist ein
ungestörter Betrieb möglich und damit eine negative Beeinflussung der anderen Kunden im Netz
möglich. Diese zwei Gruppen werden in der Folge näher betrachtet und dabei die derzeit gültigen
Regelwerke in Betracht gezogen.
2.2 Methodik
Für die Ermittlung der Anschlussbedingungen für Kleinwindkraftanlagen muss von einer Vielzahl von
verschiedenen Ausrichtungen und Dokumenten in den Ländern ausgegangen werden. Die Prozesse für
die Erlangung eines Anschlusses sind ebenso wie die technischen Voraussetzungen sehr
länderspezifisch und noch lange nicht harmonisiert. Im Zuge der Ausarbeitung werden die technischen
Voraussetzungen aber auch die Vorschriftenlage recherchiert und ermittelt. In diesem Zusammenhang
relevante Dokumente sind der jeweils gültige Gridcode sowie spezielle Anforderungen der jeweiligen
Netzbetreiber (Parallellaufbedingungen), welche auf nationalen und internationalen Normen beruhen.
Danach erfolgte die Sichtung der Dokumente nach netzrelevanten Themen, welche für die Auslegung
des Netzanschlusses sowie für den sicheren Netzbetrieb von Bedeutung sind.
Neue Energien 2020 - 4. Ausschreibung K l i m a- un d E n e r g i e fo n d s d es B u n de s – A b w i ck l un g d u r ch d i e Ö s t e r r e i c h i sc h e F o rs ch u n gs fö r d e r u n gs g es e l l s ch a f t F F G
Seite 6 von 37
Der gesamte Prozess zur Ermittlung der Netzanschlussbedingungen untergliedert sich einerseits in die
Informationsgewinnung und andererseits in die Informationsauswertung Abbildung 1.
Abbildung 1: Methodik zur Recherche Netzanschlussbe dingungen
1. Informationsgewinnung: Der Gridcode des jeweiligen Landes, veröffentlicht durch die nationale
Regulierungsbehörde oder ein Ministerium, enthält unter anderem die Regeln für den Anschluss von
dezentralen Erzeugungsanlagen. Zusätzlich sind technische Voraussetzungen gegeben, welche zur
Einhaltung der einschlägigen Vorschriften dienen und in weiterer Folge den stabilen und sicheren
Netzbetrieb gewährleisten. Marktregeln und zusätzliche Inhalte zu Messung und Eigentum werden in
dieser Recherche nicht berücksichtigt. In Ergänzung dazu werden die Anschlussbedingungen bzw.
Parallellaufbedingungen vom Netzbetreiber oder den Netzbetreibern (in vielen Ländern agieren mehrere
und deren Regelwerk ist nicht harmonisiert) begutachtet, worin auf die nationalen Vorschriften und
Gesetze, welche von Bedeutung sind, referenziert wird. Diese nationalen Vorschriften beruhen zumeist
auf Normen welche auf europäischer oder internationaler Ebene publiziert und national übernommen
werden und damit in die Recherche einbezogen werden müssen.
2. Informationsauswertung: Um aus den gewonnen Informationen jene zu gewinnen, welche von
besonderer Bedeutung sind, werden Kategorisierungen vorgenommen. Folgende Kategorien haben sich
herausgestellt.
Neue Energien 2020 - 4. Ausschreibung K l i m a- un d E n e r g i e fo n d s d es B u n de s – A b w i ck l un g d u r ch d i e Ö s t e r r e i c h i sc h e F o rs ch u n gs fö r d e r u n gs g es e l l s ch a f t F F G
Seite 7 von 37
• Leistungsgrenzen für ein- oder dreiphasige Einspeisung: Diese sind von großer Bedeutung für
die Auslegung von Anlagen, da sie auch ein Kostenfaktor für die Wirtschaftlichkeitsbetrachtung
sein können. Netzbetreiber bevorzugen grundsätzlich zwar dreiphasige Anschlüsse um
Unsymmetrien zu vermeiden, jedoch lassen einschlägige Vorschriften derzeit auch einphasige
zu. Die Grenzen sind von Land zu Land verschieden, was nicht zuletzt auf die unterschiedlichen
Interessen der Netzbetreiber, aber auch die Netztopologie zurückzuführen ist.
• Auslegungskriterien: Unterschiedliche Szenarien der Einspeisung sowie Anforderungen an die
Anlagen erfordern die individuelle Betrachtung jeder Anlage. Dazu gehört eine Betrachtung der
verschiedensten Vorschriften, um die Einhaltung der Grenzwerte sowie der Emissionen
gewährleisten zu können.
• Schutzeinstellungen: Im Netzparallelbetrieb einer Erzeugungsanlage kann es zu geplanten und
ungeplanten (Störungen) Abschaltungen des vorgelagerten Verteilnetzes kommen. Die
Beteiligung der Anlagen an der Fehlerklärung ist in den Ländern unterschiedlich geregelt, was
sich auf die Einstellungen für den Entkupplungsschutz, welcher als eigenständige
Schutzeinrichtung oder als in den Wechselrichter integrierte realisiert werden kann, auswirkt.
Diese Schutzeinrichtungen dienen auch der Sicherheit für im Netz arbeitende Personen, um
diese bei Abschaltungen durch Rückspannungen nicht zu gefährden. Die
Sicherheitsmaßnahmen, wie beispielsweise auf Spannungsfreiheit, prüfen wären auf Grund der
Volatilität des Primär- und damit verbunden des Sekundärenergieangebots nur mehr bedingt
anwendbar.
• Gültige Richtlinien und Vorschriften: In der Fülle der Vorschriften ist nicht immer klar, welche
Richtlinien und Vorschriften im jeweiligen Land gültig sind. Dazu zählen beispielsweise
Qualitätsnormen und Auslegungsvorschriften weshalb eine Recherche dahingehend notwendig
ist und wenn möglich eine Zuordnung der Gültigkeit zu den jeweiligen Ländern erfolgen kann.
• Betriebsführung: Wann darf eine Anlage nach einer Netzstörung oder einer geplanten
Unterbrechung wieder ans Netz gehen, welche Synchronisierbedingungen müssen eingehalten
werden oder welcher Beitrag zur Spannungshaltung muss geleistet werden. Alle diese Fragen
sind sehr individuell und bedürfen einer gesonderten Betrachtung im jeweiligen Land.
2.3 Notwendige Inhalte von NAB
Die Netzanschlussbedingungen müssen also die Interessen der Netzbetreiber und die der Kunden
vereinen. Dazu sind Beurteilungskriterien für die Netzqualität notwendig. Unterschiedliche Regelwerke
behandeln diese, wobei für Niederspannungsnetze wie sie in dieser Arbeit aufgrund der geringen
Einspeiseleistung von Bedeutung sind, unter anderem die Regeln aus der EN 50160 [2] Gültigkeit
haben. Diese Europanorm behandelt die Merkmale der Spannung in öffentlichen
Elektrizitätsversorgungsnetzen auf der Nieder-, Mittel- und Hochspannungsebene.
Neue Energien 2020 - 4. Ausschreibung K l i m a- un d E n e r g i e fo n d s d es B u n de s – A b w i ck l un g d u r ch d i e Ö s t e r r e i c h i sc h e F o rs ch u n gs fö r d e r u n gs g es e l l s ch a f t F F G
Seite 8 von 37
Wird nun eine Erzeugungsanlage parallel zum Netz betrieben – d.h. es besteht eine physikalische
Verbindung zwischen der Anlage und dem Netz – kann es zu einer Beeinflussung der elektrischen
Größen des Netzes kommen.
Die elektrischen Größen im Wechselspannungsnetz sind durch sinusförmigen Verlauf mit einer
charakteristischen Frequenz und einem Scheitel- bzw. Effektivwert charakterisierbar. Diese
Betrachtungen stammen größtenteils aus [2], werden jedoch um Kommentare hinsichtlich
Erzeugungsanlagen am Netz ergänzt.
Wie erwähnt lassen sich die sinusförmigen Größen im dreiphasigen Netz durch
• Frequenz
• Höhe
• Kurvenform
• Symmetrie der drei Leiterspannungen
charakterisieren.
Die Frequenz f, definiert als die Rate der Wiederholungen der Grundschwingung einer physikalischen
Größe (im gegenständlichen Fall der Spannung und des Stromes) innerhalb eines bestimmten
Zeitintervalls, kann sich aufgrund der Änderungen im Energiebedarf der Verbraucher ändern. Der sich
ändernde Bedarf ruft ein Ungleichgewicht zwischen Erzeugung und Verbrauch hervor weshalb sich
rotierende Erzeugungsmaschinen (große Einheiten) durch die Entlastung schneller oder durch
zusätzliche Belastung langsamer drehen und damit eine Frequenzvariabilität verursachen. In
Hochspannungsnetzen kann dies durch den Ausfall von Kraftwerken oder großen Netzteilen
weitreichende Konsequenzen haben, wie der Fall des Blackouts in Italien 2003 zeigte. Diese
Problematik wird aufgrund der eher geringen Kraftwerksleistungen in Niederspannungsnetzen weniger
Bedeutung haben. Diese Netze sind diese nach der gültigen Gesetzes- und Vorschriftenlage so
ausgelegt, dass sie eine hohe Netzsteifigkeit aufweisen und damit der Ausfall von Erzeugungseinheiten
zu keiner Zeit eine Frequenzänderung hervorrufen kann, die die betroffenen Netzteile instabil werden
lässt oder gegebene Toleranzen verlässt. Eine Beteiligung an der Primär- und Sekundärregelung der
Frequenz ist nicht realisiert, da dies von großen Kraftwerkseinheiten im übergelagerten Mittel- bzw.
Hochspannungsnetz bewerkstelligt wird. Im Inselnetzbetrieb muss die Anlage so ausgelegt sein, dass
die erlaubten Grenzwerte nicht überschritten werden. Die zulässigen Werte sind in Tabelle 1 ersichtlich,
wo auch noch unterschieden wird für welchen Zeitraum die Werte gültig sein müssen. Eine graphische
Übersicht ist in Abbildung 2 dargestellt.
Tabelle 1: Grenzwerte der Frequenz nach EN 50160 [2 ]
Neue Energien 2020 - 4. Ausschreibung K l i m a- un d E n e r g i e fo n d s d es B u n de s – A b w i ck l un g d u r ch d i e Ö s t e r r e i c h i sc h e F o rs ch u n gs fö r d e r u n gs g es e l l s ch a f t F F G
Seite 9 von 37
Abbildung 2: Frequenzgrenzen nach EN 50160 [2]
Die Höhe der Versorgungsspannung mit einem Nennwert von 230/400 V im Niederspannungsnetz kann
durch dezentrale Erzeugungsanlagen negativ beeinflusst werden. In Schwachlastzeiten und bei voller
Einspeiseleistung ist eine Spannungserhöhung im zugehörigen Verteilnetz und damit beim Kunden nicht
auszuschließen. Der umgekehrte Fall, dass die Spannung die untere Toleranzgrenze in einem
Netzparallelbetrieb unterschreitet, ist aufgrund der heutigen Netzkonfigurationen eher unwahrscheinlich.
Im Inselnetzbetrieb muss eine Regelung dafür sorgen, dass eine Einhaltung der Toleranzen nach
Tabelle 2 möglich ist. Die Werte (für Dreileiternetze zwischen zwei Außenleitern, für Vierleiternetze
zwischen Außen- und Neutralleiter) gelten für die Niederspannung.
Tabelle 2: Grenzwerte der Versorgungsspannung nach EN 50160 [2]
Abbildung 3: Spannungsgrenzen nach EN 50160 [2]
Flicker, erkennbar an der zeitlichen Schwankung der Leuchtdichte, welche durch
Spannungsschwankungen hervorgerufen wird, wirken störend auf das Netz sofern ein vorgegebener
Grenzwert überschritten wird.
Neue Energien 2020 - 4. Ausschreibung K l i m a- un d E n e r g i e fo n d s d es B u n de s – A b w i ck l un g d u r ch d i e Ö s t e r r e i c h i sc h e F o rs ch u n gs fö r d e r u n gs g es e l l s ch a f t F F G
Seite 10 von 37
Das bedeutet, dass beispielsweise durch Zuschaltung großer Verbraucher mit variablem Energiebedarf
(Schweißmaschinen, Sägen, Pumpen,...) in einem Netz mit geringer Kurzschlussleistung es zu
Spannungseinbrüchen kommen kann, welche störend wirken. Auch Frequenzumrichter und die
Umrichter als Kopplung der Erzeugungsanlage zum Netz können diese Art der Störung erwirken. Es ist
deshalb in der Auslegung dieser darauf zu achten, dass die Spannungsänderungen gering sind und
Flickerereignisse praktisch nicht messbar sind. Als Messgröße werden einerseits die Kurzzeit-
Flickerstärke Pst und die Langzeit-Flickerstärke Plt herangezogen. Diese unterscheiden sich im
Zeitfenster, in dem die Bewertung vorgenommen wird, wobei der Kurzzeitflicker in einem Zeitintervall
von 10 Minuten und der Langzeitflicker aus einer Folge von 12 Kurzzeitflickerwerten in einem 2–
Stundenintervall gewonnen wird. Der zulässige Grenzwert ist in Tabelle 3 angegeben. Veränderungen in
der Kurvenform können durch die Emission von Oberschwingungen in das Netz auftreten.
Tabelle 3: Grenzwert des Langzeitflicker nach EN 50 160 [2]
Der 50 Hz Grundschwingung werden hauptsächlich durch nichtlineare Lasten in verschiedenen
Spannungsebenen höher frequente Anteile überlagert, welche dann zu einer Verzerrung führen. Die
Oberschwingungsströme verursachen gemeinsam mit den Impedanzen die
Oberschwingungungsspannungen. Sind die angeschlossenen Geräte und das Netz entsprechend den
geltenden Vorschriften gebaut und errichtet darf es zu keinen störenden Verzerrungen und
Veränderungen in der sinusförmigen Kurvenform kommen. Tabelle 4 gibt den Grenzwert für THD an,
welcher aus allen Oberschwingungen bis zur Ordnungszahl 40 gebildet ist. Der THD-Wert ist definiert
als der Gesamtoberschwingungsgehalt einer physikalischen Größe x und beschreibt die nichtlineare
Verzerrung, welche durch die höher harmonischen hervorgerufen wird.
THD ≤ 8 %
Tabelle 4: Grenzwert THD (Total Harmonic Distortion ) nach EN 50160 [2]
(1)
Symmetrische Leiterspannungen sind eine Voraussetzung für einen stabilen Betrieb eines Netzes.
Durch eine Phasenverschiebung oder ungleichmäßige Belastungen der Phasen, welche zu einer
erhöhten Strombelastung des Systems führen, können Spannungsunsymmetrien auftreten. Von einem
symmetrischen Leiterspannungssystem spricht man, wenn 95 % der 10-Minuten Mittelwerte des
Effektivwerts des Gegensystems innerhalb eines beliebigen Wochenintervalls im Bereich 0 - 2 % des
zugehörigen Mitsystems liegen. Im Falle von Einspeisern führt eine ungleichmäßige Verteilung der
Anlagen, vor allem einphasige, auf die verschiedenen Phasenleiter zu Unsymmetrien und
Phasenverschiebungen. Es ist deshalb anzustreben, ausschließlich dreiphasige Einspeiser an das Netz
zu bringen, da der Mehrpreis nur ein Bruchteil der Kosten für die Gesamtanlage ist und damit ein
ungestörter Netz- und Anlagenbetrieb möglich ist.
Neue Energien 2020 - 4. Ausschreibung K l i m a- un d E n e r g i e fo n d s d es B u n de s – A b w i ck l un g d u r ch d i e Ö s t e r r e i c h i sc h e F o rs ch u n gs fö r d e r u n gs g es e l l s ch a f t F F G
Seite 11 von 37
Bislang wurden Kennwerte auf Basis der EN 50160 [2] behandelt. Zur Erinnerung sei an dieser Stelle
noch einmal darauf hingewiesen, dass darin die Merkmale der Spannung in öffentlichen
Elektrizitätsversorgungsnetzen beschrieben sind. Das sind jene Qualitätsmerkmale die vom Netz erfüllt
werden müssen und den Kunden garantiert werden. Durch den Anschluss von dezentralen
Erzeugungsanlagen darf es zu keiner Verletzung der Grenzwerte kommen. Der Netzbetreiber hat darauf
zu achten, den technisch geeigneten Anschlusspunkt (welcher nach technischen und nicht nach
ökonomischen Kriterien festgelegt werden sollte) so zu wählen, dass eine dem Regelwerk
entsprechende Versorgung der Kunden möglich ist.
Neben den einzuhaltenden Größen, welche in [2] behandelt wurden, müssen
Netzanschlussbedingungen auch Vorkehrungen enthalten, welche den Schutz von Lebewesen und vor
allem Personen dienen. Die Schutzmaßnahme in Niederspannungsnetzen ist Nullung, gegebenenfalls
mit dem Zusatzschutz FI-Schutzschaltung. Dies ist in der Nullungsverordnung deren Umsetzung im
Bundesgesetzblatt Jahrgang 1998 Seite 2061ff geregelt ist [3] festgelegt. Weiters ist die
Schutzmaßnahme Nullung, wie auch alle anderen Schutzmaßnahmen, welche für den Inselbetrieb
relevant sein können, falls die Nullungsbedingungen dort nicht erfüllt sind in [4], beschrieben. Zur
ordnungsgemäßen Funktion der Schutzmaßnahme Nullung ist die Einhaltung der
• Ausschaltbedingung (die vorgelagerte Sicherung muss sicher auslösen)
• Erdungsbedingung (oftmalige Erdung des PEN Leiters und der Ausläufer)
• Verlegebedingung (Lage des PEN Leiters im Freileitungsnetz)
unbedingt notwendig. Wird nur eine Bedingung nicht erfüllt, ist die Nullung nicht mehr zulässig, und es
muss eine andere Schutzmaßnahme angewendet werden. In den meisten Inselnetzen wird dies nicht
möglich sein, da die Ausschaltbedingung aufgrund der zu geringen Kurzschlussleistung nicht
eingehalten werden kann. Um eine Erfüllung der beschriebenen Grenzwerte sicherstellen zu können
sind Netzanschlussbedingungen notwendig. Diese müssen Maßnahmen beschreiben, welche die
Einhaltung gewährleisten aber auch ermöglichen. Sowohl auf internationaler als auch auf nationaler
Ebene sind solche Bedingungen verfügbar, welche in den nächsten Abschnitten behandelt werden.
2.4 Nationale NAB
Auf Basis der Anforderungen aus Kapitel 2.3 wurden von der österreichischen Regulierungsbehörde e-
Control (www.e-control.at) ein Regelwerk für die Beurteilung von Einspeiseanlagen erstellt [5]. Diese
sind nach den Kriterien der aktuellen (europäischen) Normierung aufgebaut, um die Inhalte von
österreichischen Anforderungen ergänzt und halten die Bedingungen für den Netzparallelbetrieb fest. In
Anlehnung an dieses Dokument [5] sowie an [6] können von den jeweiligen Netzbetreibern noch
besondere Anforderungen hinsichtlich Parallelbetrieb in eigenen Dokumenten verabschiedet werden,
welche dann zumeist als Parallellaufbedingungen publiziert werden. Die in diesem Kapitel behandelten
Themen werden in Anlehnung an die Dokumente [5] und [6] ausgeführt. [5] geht davon aus, dass eine
Anlage, die er Erzeugung von elektrischer Energie dient, parallel zu einem Netzteil eines öffentlich
zugänglichen Netzes (Nieder- oder Mittelspannung) betrieben wird.
Neue Energien 2020 - 4. Ausschreibung K l i m a- un d E n e r g i e fo n d s d es B u n de s – A b w i ck l un g d u r ch d i e Ö s t e r r e i c h i sc h e F o rs ch u n gs fö r d e r u n gs g es e l l s ch a f t F F G
Seite 12 von 37
Die Art der Energieerzeugung ist nicht von Bedeutung, sofern der Generator eine Synchronoder
Asynchronmaschine ist oder auch Gleichstromgeräte herangezogen werden, welche direkt oder indirekt
in das Netz einspeisen. Es ist darauf zu achten, dass durch die Erzeugungsanlage im Netzbetrieb keine
Einschränkungen hervorgerufen werden und die Sicherheit gewahrt bleibt. Dies betrifft einerseits den
Personenschutz für die im Netz oder an Netzteilen arbeitenden Personen im Störungs- und
Wartungsfall, aber auch den Schutz von elektrischen Betriebsmitteln. Dazu ist in Abstimmung mit dem
Netzbetreiber ein für beide Seiten verbindliches Schutzkonzept zu erarbeiten.
Im Störungsfall muss laut [5] die Anlage vom Netz getrennt werden, was bei kleinen Einheiten mit nicht
selbständig wirkender Freischaltstelle, d.h. ein zusätzliches Schaltorgan ist notwendig, oder mit
selbständig wirkender Freischaltstelle für Anlagen > 4,6 kVA bei einphasiger Einspeisung und ≤ 30 kVA
bei dreiphasiger Einspeisung erfolgt. Wird die gewonnene Energie direkt ohne einen Umrichter in das
Netz gespeist, sind die Überwachung von Frequenz, Spannung und gegebenenfalls Leistung und ein
Schaltgerät zur Abschaltung notwendig. Nach einer erfolgten Netztrennung aufgrund eines Fehlers oder
einem Ausfall des Netzes muss eine synchronisierte Zuschaltung erfolgen. Dies kann durch eine
automatische Synchronisiereinrichtung unter zuvor festgelegten Zuschaltbedingungen erfolgen. So
fordert [5] in Kapitel 11 für die Zuschaltung einer Erzeugungsanlage, dass kein Kriterium für eine
Auslösung des zugehörigen Einspeiseschalters und damit der Trennung vom Netz erfüllt sein darf. Die
Parallelschaltung einer Anlage ohne selbsttätig wirkende Freischaltstelle darf also erst dann erfolgen,
wenn die Spannung nach Tabelle 6 die Grenzwerte nicht über- bzw. unterschreitet. Der Wert für U >>
muss im Vorfeld mit dem jeweiligen Netzbetreiber abgestimmt werden. In Anlagen mit selbsttätig
wirkender Freischaltstelle muss neben dem Spannungskriterium auch ein Frequenzschutz und
Netzausfallschutz realisiert werden. Empfohlene Einstellwerte sind in diesem Fall in Tabelle 5 definiert.
Tabelle 5: Schutzeinstellungen nach [21] bei selbst tätig wirkender Freischaltstelle
Damit werden auch die in Tabelle 1 angegebenen Grenzwerte nach [2] eingehalten.
Tabelle 6: Schutzeinstellungen nach [5] bei nicht s elbsttätig wirkender Freischaltstelle
Wie in dieser Arbeit schon angeführt, ist eine Beteiligung der Kleinwindkraftanlagen am
Netzwiederaufbau im Störungsfall aufgrund der geringen Nennleistung nicht möglich, weshalb keine
Systemdienstleistung zwischen dem Betreiber des Netzes und dem Anlagenbetreiber vereinbart werden
muss. Im Normalfall wird reine Wirkleistungseinspeisung mit cos(φ) = 1 vereinbart.
Neue Energien 2020 - 4. Ausschreibung K l i m a- un d E n e r g i e fo n d s d es B u n de s – A b w i ck l un g d u r ch d i e Ö s t e r r e i c h i sc h e F o rs ch u n gs fö r d e r u n gs g es e l l s ch a f t F F G
Seite 13 von 37
Der Anschlusswerber muss beim jeweilig zuständigen Verteilnetzbetreiber einen gültigen
Netzzugangsvertrag für seine Anlage beantragen. Um diesen zu erhalten muss im Vorfeld ein Antrag
zum Anschluss der Erzeugungsanlage [7] [8], [9], [10], [11], [12] vorliegen, welcher neben den
Standortdaten auch die genauen technischen Daten über die Anlage enthält. Erst unter
Berücksichtigung dieser ist es möglich einen technisch geeigneten Anschlusspunkt festzulegen. Die
Netzrückwirkungen – Oberschwingungen, Flicker, Spannungseinbrüche, -anhebungen und -änderungen
– dürfen festgelegte Grenzwerte nach [6] nicht verletzen.
Die in Kapitel 2.3 angegebenen Grenzwerte wurden auf europäischer normativer Ebene für die Qualität
der Versorgungsspannung festgelegt. Diese Grenzwerte dürfen auch durch Einspeiseanlagen nicht
überschritten werden, weshalb national die schon angeführten „Technisch Organisatorischen Richtlinien“
bei der Beurteilung von Einspeiseanlagen zur Anwendung kommen. Damit wird sichergestellt, dass die
Grenzwerte nicht verletzt werden. In [6] Kapitel 9 sind die Beurteilungskriterien für Erzeugungsanlagen
festgelegt und die Ermittlung dieser beschrieben. Sie dienen einer Beurteilung ob ein Anschluss in
einem bestimmten Punkt des Niederspannungsnetzes möglich ist. Dort ist die Einhaltung der
Grenzwerte notwendig damit die Versorgung der Kundenanlagen nicht negativ beeinflusst wird. Unter
einer unzulässigen Netzrückwirkung in Verbindung mit Kleinwindkraftanlagen versteht man (teilweise
übernommen aus [6] (Seite 95)
• Spannungsanhebungen
• Spannungsänderungen
• Flicker
• Oberschwingungen
• Kommutierungseinbrüche
• Unsymmetrie
Der Unterschied zwischen einer Spannungsanhebung – beschrieben durch die Kenngröße ∆uAn – und
einer Spannungsänderung, welche mit der Kennzahl dzul beschrieben werden kann, ist in Abbildung 4
ersichtlich und kann wie folgt erklärt werden. Ausgehend vom Niveau der Versorgungsspannung U kann
die Spannungsanhebung ∆uAn zur Beurteilung herangezogen werden, was auch für die
Spannungsänderung ∆U gilt. Die Unterscheidung hierbei liegt nicht im Wert der Spannung, sondern
bezogen auf die Zeit, wie lange sich der Wert der Spannung ändert. So ist eine Spannungsänderung
immer nur auf kurze Zeitintervalle bezogen, die Spannungsanhebung jedoch zumindest auf die Dauer
der Einspeisung, d.h. es wird von der Erzeugungsanlage Energie in das Netz geliefert. Nach der
Vorschrift erfolgt die Beurteilung der Grenzwerte mit Bezug auf die Versorgungsspannung, in der Praxis
ist jedoch der Bezug auf die Spannung am Verknüpfungspunkt – d.h. jenem Punkt an dem die
Erzeugungsanlage an das Netz angeschlossen ist – UV (Abbildung 4).
Neue Energien 2020 - 4. Ausschreibung K l i m a- un d E n e r g i e fo n d s d es B u n de s – A b w i ck l un g d u r ch d i e Ö s t e r r e i c h i sc h e F o rs ch u n gs fö r d e r u n gs g es e l l s ch a f t F F G
Seite 14 von 37
Abbildung 4: Unterschied Spannungsanhebung – Spannu ngsänderung übernommen aus TOR D2
[6] Seite 96
Ändert sich der Leistungsbedarf an einem Punkt des Netzes führt dies zu einer sogenannten
Spannungsänderung, welche aufgrund der Netztopologie auch in anderen Knoten des Netzes
Auswirkungen hat. Das bedeutet also, dass die Spannung in einem Knoten auch vom Leistungsbedarf
anderer Knoten abhängig ist. Als Beurteilungsgrundlage sind die Belastungszustände des Netzes zu
berücksichtigen, d.h.
• maximale Last, minimale Einspeisung
• minimale Last, maximale Einspeisung,
in denen die Grenzwerte nach Tabelle 7 auf der Niederspannungsebene einzuhalten sind. Darin
bedeutet r die Wiederholrate (Schalthäufigkeit), welche vor allem im Falle von Netztrennungen und
Wiederaufschaltungen von Bedeutung ist.
In Abbildung 5 ist ein Beispiel für die Aufteilung des gesamt zur Verfügung stehenden
Spannungsbandes dargestellt, welches nach [2] Un ±10 % ist. Es muss in Abhängigkeit des aktuellen
Netzzustandes und der Netzkonfiguration eine Aufteilung dieses Bandes vom Einspeisepunkt bis zum
letzten Punkt des Netzes gefunden werden.
Tabelle 7: Grenzwerte für Spannungsanhebung und –Sp annungsänderung
Neue Energien 2020 - 4. Ausschreibung K l i m a- un d E n e r g i e fo n d s d es B u n de s – A b w i ck l un g d u r ch d i e Ö s t e r r e i c h i sc h e F o rs ch u n gs fö r d e r u n gs g es e l l s ch a f t F F G
Seite 15 von 37
Abbildung 5: Beispiel für die Aufteilung des Spannu ngsbandes
Ausgehend vom Transformator (mit einem festgelegten Übersetzungsverhältnis), welcher die
Mittelspannungssammelschiene im Umspannwerk mit einem Spannungsniveau beaufschlägt, ergeben
sich entlang des Abzweiges Spannungsabfälle an den Betriebsmitteln und Leiterstücken. Wird eine
Erzeugungsanlage im Niederspannungsnetz angeschlossen muss gewährleistet sein, dass die zulässige
Spannungsanhebung von ∆uAn = 3 % nicht überschritten wird. Von dieser ersten Transformatorstation
führt ein Leitungsstück hin zur letzten. Dort wird wiederum über einen Transformator ein
Niederspannungsnetz betrieben, was wiederum einen Spannungsabfall am Transformator und entlang
des zugehörigen Netzes bedeutet. Auch dort darf der zulässige Grenzwert nicht überschritten werden.
Analog zur Spannungsanhebung existiert auch ein Spannungsabfall bei Starklast und keiner
Einspeisung, welcher im Diagramm nach unten weist. Es kann damit eine Aufteilung des
Spannungsbandes ±10 % laut den in Abbildung 5 rot und blau eingerahmten Zahlenwerten erfolgen.
Dies berücksichtigt wie schon erwähnt die Anhebung der Spannung im Niederspannungsnetz 3 % und
Mittelspannungsnetz 2 % laut [6] (blauer Rahmen). Der Rest des Spannungsbandes muss dann für den
Starklastbereich mit keiner Einspeisung aufgeteilt werden. Maßnahmen zur Minderung der
Spannungsänderungen aus netztechnischer Sicht sind vor allem die Erhöhung der
Netzkurzschlussleistung oder aber die Verlegung des technisch geeigneten Anschlusspunktes in einen
Netzbereich mit höherer Kurzschlussleistung.
Neue Energien 2020 - 4. Ausschreibung K l i m a- un d E n e r g i e fo n d s d es B u n de s – A b w i ck l un g d u r ch d i e Ö s t e r r e i c h i sc h e F o rs ch u n gs fö r d e r u n gs g es e l l s ch a f t F F G
Seite 16 von 37
Die Langzeitflickerstärke hat den Plt hat den Grenzwert nach Tabelle 8, welcher der Summe der
Flickeremissionen aller Erzeugungsanlagen, welche am ungünstigsten Punkt des Netzes angeschlossen
sind entspricht.
Tabelle 8: Grenzwert des Langzeitflicker nach TOR D 2 [6]
Sind mehrere Anlagen im Netz, so berechnet sich der Wert des Langzeitflickers nach [6] unter
Anwendung der Formel wobei n für die Gesamtzahl der Einspeiser steht.
(2)
Kann aufgrund zu großer Flickeremission die Anlage nicht am Netz betrieben werden, sind neben der
Verwendung einer anderen Anlagentype mit geringeren Störaussendungen die Verlegung in einen Punkt
mit größerer Netzkurzschlussleistung sowie deren Erhöhung möglich. Im gegenständlichen
Zusammenhang zu Kleinwindkraftanlagen muss die Einhaltung der Grenzwerte einzig durch den
Umrichter gewährleistet sein. Die Verwendung von Asynchrongeneratoren ist nicht üblich, weshalb der
Flickerbeiwert der Anlage keinen Einfluss auf den Langzeitflicker hat.
Oberschwingungen verursachen eine Abweichung der Grundschwingung von der idealen Sinusform,
welche durch zusätzliche ganzzahlige höherfrequente Anteile zustande kommt. Dies steht eng in
Verbindung zu Pulsumrichtersystemen bei Kleinwindkraftanlagen. Ein Oberschwingungsanteil führt zu
einer erhöhten thermischen Belastung der Betriebsmittel, zu etwaigen Funktionsstörungen von Geräten,
aber auch in der Betriebsführung zu Problemen mit der Erdschlussbehandlung, wenn als
Sternpunkterdung die Petersenspule angewendet wird. Die Impedanz ist dann aufgrund des
Frequenzspektrums nicht mehr auf die 50 Hz Netzfrequenz abgestimmt. Sowohl in der Europanorm EN
50160 [2] als auch in der EN 61000-2-2 [13] sind die zulässigen Pegel der Oberschwingungen nach
gerad- und ungeradzahligen Oberschwingungen bis zur Ordnungszahl 40 als
Oberschwingungsspannung angegeben. Damit ist es möglich, die einzelnen
Oberschwingungsemissionen auf die Anlagen aufzuteilen und in Summe die zulässigen Grenzwerte
nicht zu überschreiten. Um dies zu ermöglichen ist die Beschränkung der Oberschwingungsströme
notwendig. Die Beurteilung erfolgt dann in der Form, dass über die Leistung der Verbraucheranlage und
der am Anschlusspunkt gegebenen Kurzschlussleistung des Netzes entschieden wird, ob
Oberschwingungen negative Auswirkungen auf das Netz haben können. Sofern die Leistung des Netzes
im Verhältnis (Abszissenwert in Abbildung 6) zur Anlagenleistung > 150 ist, kann eine Weiterbehandlung
entfallen. Ist dies nicht der Fall, muss der Oberschwingungslastanteil ermittelt werden. Damit ist eine
Beurteilung des Verhältnisses Oberschwingungslastanteil zur Anlagenleistung möglich (Ordinatenwert in
Abbildung 6). Für den gesamten Oberschwingungspegel ist analog zu [2] der in Tabelle 4 angegebene
Wert von THD = 8 % zulässig, welcher sich aus den Leistungsverhältnissen und definierten
Gewichtungswerten berechnen lässt.
Neue Energien 2020 - 4. Ausschreibung K l i m a- un d E n e r g i e fo n d s d es B u n de s – A b w i ck l un g d u r ch d i e Ö s t e r r e i c h i sc h e F o rs ch u n gs fö r d e r u n gs g es e l l s ch a f t F F G
Seite 17 von 37
Im Stromrichter bzw. Umrichterbetrieb kommt es zu den schon behandelten Kommutierungseinbrüchen,
d.h. beim Stromübergang von einem Ventil zum nächsten bricht kurzfristig die Spannung am Ausgang
des Systems durch die Kurzschlussbildung ein. Dieses Phänomen ist in Abbildung 7 dargestellt. Der
Steuerwinkel in diesem Fall beträgt 45° und es zeigt sich einerseits bei 45° als auch bei der Übernahme
vom leitenden Zweig in einer anderen Phase ein Einbruch in den Spannungen der Außenleiter und des
Neutralleiters.
Abbildung 6: Oberschwingungsbeurteilung entnommen a us [6] Seite 53
Der sprunghafte Übergang ist aus signaltheoretischer Sicht nicht möglich, was eine Fourieranalyse
zeigen würde. Das als Gibbssche Phänomen bekannte Überschwingen ist in der Detailabbildung b)
dargestellt. Durch den Einsatz einer vorgeschalteten Drossel kann das Einbrechen gedämpft und damit
die Belastungen von Betriebsmitteln durch höherfrequente Anteile in der Spannung verringert werden.
Abbildung 7: Kommutierungseinbruch entnommen aus [6 ] Seite 76
Neue Energien 2020 - 4. Ausschreibung K l i m a- un d E n e r g i e fo n d s d es B u n de s – A b w i ck l un g d u r ch d i e Ö s t e r r e i c h i sc h e F o rs ch u n gs fö r d e r u n gs g es e l l s ch a f t F F G
Seite 18 von 37
Ist die Anlage im Niederspannungsnetz angeschlossen, beträgt der zulässige Einbruch nach Tabelle 9
dKom = 0; 1 und berechnet sich aus dem Zusammenhang
Tabelle 9: Grenzwert des Kommutierungseinbruchs nac h TOR D2 [6]
(3)
Das bedeutet die höchste Abweichung der Netzspannung vom Augenblickswert der Grundschwingung
∆UKom und dem Scheitelwert der Grundschwingung ^U1 jeweils in V. Eine Betrachtung jedes
Umrichtersystems ist zulässig, sofern diese nicht synchron betrieben werden. Maßnahmen, die den
Einfluss der Kommutierung auf das Netz einschränken, sind die Erhöhung der Netzreaktanz am
Anschlusspunkt der Anlage durch Hinzuschalten einer sogenannten Kommutierungsdrossel,
Kompensationsanlagen welche die Einbrüche einschränken und auch die schon als Abhilfemaßnahme
angeführte Erhöhung der Kurzschlussleistung im Netz. Zuletzt bleibt noch die Auswahl einer anderen
Umrichtertype. Grundsätzlich ist eine Beurteilung von Rückwirkungen aufgrund von Kommutierung nur
bei netzgeführten Wechselrichtern notwendig [6]. Durch die Verwendung von selbstgeführten
Wechselrichtern, sind diese Beurteilungen nicht notwendig.
Die Unsymmetrie in den Leiterspannungen wird durch einphasige Erzeugungsanlagen verursacht. Nach
[6] ist deshalb ein Anschluss von solchen Anlagen nur bis zu einer maximalen Nennleistung von 4,6 kVA
zulässig. Diese Beschränkung der Leistung für einphasige Einspeiser stellt sicher, dass die
Spannungsunsymmetrie den in Kapitel 2.3 beschriebenen Grenzwert nicht überschreitet. Dieser Wert ist
auch maßgeblich dafür, ob eine selbsttätig wirkende Freischaltstelle gemäß [30] Anhang A, welche im
Wechselrichter integriert ist, Anwendung finden kann oder ob eine jederzeit zugängige Schaltstelle mit
Lastschalteigenschaften vorhanden sein muss. Erst durch diese Trennstelle ist die Einhaltung der 5
Sicherheitsregeln nach EN 50110-1 Abschnitt 6.2 möglich [15]. Grundsätzlich ist einer dreiphasigen
Einspeisung der Vorzug zu geben und sollte wenn möglich auch für kleinere Erzeugungseinheiten
angestrebt werden.
Im Unterschied zur Trennstelle dient die Entkupplungsstelle mit zumindest Lastschaltvermögen dazu,
das Netz und die Erzeugungsanlage allpolig galvanisch zu trennen, wobei die Trenn- bzw.
Abschaltfunktion unverzögert wirken muss. Im Inselbetrieb ist dies ein vom Generatorschalter
unabhängiger Schalter. Ansonsten kann der Generatorschalter in Doppelfunktion beide Aufgaben
erfüllen. Sofern Inselbetriebsfähigkeit gegeben ist und auch ein Inselnetz betrieben wird, ist auf die
Schutzmaßnahme im Inselnetz und auf den PEN-Leiter in genullten Netzen besonderes Augenmerk zu
legen. Die Schutzmaßnahme in Anlagen des Inselnetzes muss weiter ungestört funktionieren und der
Personen- und Anlagenschutz gewährleistet sein. An der Entkupplungsstelle muss ein Abschalten der
dort auftretenden Kurzschlussleistung, welche durch das Netz und die Erzeugungsanlage selbst
bestimmt ist, möglich sein und der Schalter entsprechend dimensioniert werden. Die Schalt und
Schutzgeräte sind immer gegeneinander abzustimmen. Im Zuge der Standortanalyse muss die zu
erwartende Kurzschlussleistung dem Kunden bekanntgegeben werden.
Neue Energien 2020 - 4. Ausschreibung K l i m a- un d E n e r g i e fo n d s d es B u n de s – A b w i ck l un g d u r ch d i e Ö s t e r r e i c h i sc h e F o rs ch u n gs fö r d e r u n gs g es e l l s ch a f t F F G
Seite 19 von 37
Wie schon oben erläutert, muss jede Erzeugungsanlage grundsätzlich einen Beitrag zur
Spannungshaltung im Netz durch Blindleistungslieferung oder -bezug leisten. Um die Spannungshaltung
im Netz beurteilen zu können, muss durch den Netzbetreiber eine Beurteilung des Belastungszustandes
(Schwach- und Starklast) sowie von anderen Erzeugungseinheiten erfolgen. Eine Spannungsregelung
ist bis dato nur auf der Mittelspannung realisiert, weshalb das Spannungstoleranzband den
Betriebsmitteln und dem Belastungszustand angepasst werden muss (siehe dazu auch Abbildung 2.5).
In [5] ist der Beitrag an der Spannungshaltung durch Einspeiser über die Nennleistung der Anlage
definiert. Anlagen mit einer Nennleistung ≤10 kW werden mit einem Leistungsfaktor von λ = 1
berücksichtigt. Erst über 10 kW ist ein aktiver Beitrag an der Spannungshaltung erwünscht und es wird
zwischen einem Leistungsfaktor für Bezug und Lieferung unterschieden. Das bedeutet, dass eine
Anlage Blindleistung beziehen oder auch liefern kann und dies mit unterschiedlichem Leistungsfaktor.
Abbildung 8 zeigt den Ablauf der Beurteilung einer Einspeiseanlage. Nach der Übermittlung des
Datenblatts zur Beurteilung von Netzrückwirkungen oder auch anderen von Netzbetreibern geforderten
Formularen ([7] [8], [9], [10], [11], [12]) wird vom Netzbetreiber der aktuelle Netzzustand im Bereich der
Einspeiseanlage ermittelt. Es erfolgt eine Lastflussberechnung zur Beurteilung der
Spannungsanhebung, bei der die Fälle volle Einspeisung–Niedriglast und keine Einspeisung–Hochlast
berücksichtigt werden.
Abbildung 8: Beurteilung einer Einspeiseanlage am A nschlusspunkt nach TOR D2 modifiziert übernommen
aus [6]
Die Summe aller Einspeiseanlagen auf einem Abzweig darf den gegebenen Grenzwert nicht
überschreiten. Mit der Wiederholrate r der Schaltungen kann die Spannungsänderung berechnet
werden. Nach einer Kurzschlussberechnung nach EN 60909-0 [16], bei der die Kurzschlussleistung SK
nach Betrag und Winkel ermittelt wird, kann eine Flickerbeurteilung durchgeführt werden.
Neue Energien 2020 - 4. Ausschreibung K l i m a- un d E n e r g i e fo n d s d es B u n de s – A b w i ck l un g d u r ch d i e Ö s t e r r e i c h i sc h e F o rs ch u n gs fö r d e r u n gs g es e l l s ch a f t F F G
Seite 20 von 37
Kommutierungseinbrüche, welche die Kenngröße THD beeinflussen, werden lediglich durch Vergleich
des Datenblatts der Anlage mit dem Grenzwert beurteilt. Werden die schon genannten Grenzwerte
eingehalten, ist ein Anschluss an das Netz zulässig. Ansonsten müssen entsprechende
Abhilfemaßnahmen getroffen werden. Die behandelten Netzanschlussbedingungen welche, in den
„Technisch Organisatorischen Richtlinien“ festgelegt sind, können auch bei der Beurteilung von
Kleinwindkraftanlagen Anwendung finden, da damit die Forderungen der EN 50160 [2] erfüllt werden.
Die Festlegung der Schutzeinstellungen kann ebenfalls entsprechend den gültigen Vorschriften erfolgen,
da kein Unterschied zu den bisher existenten Anlagen wie z.B. Photovoltaik besteht. Der Unterschied
liegt lediglich im zusätzlich notwendigen Gleichrichter, welcher aber auf die Netzqualität keinen Einfluss
hat.
2.5 Internationale NAB
2.5.1 Einleitung
Neben den in Österreich gültigen Empfehlungen zur Beurteilung von Netzrückwirkungen, welche in
Kapitel 2.4 behandelt wurden, gab es gleichzeitig auch in Deutschland mit den VDEW Grundsätzen für
die Beurteilung von Netzrückwirkungen und in der Schweiz die Norm SEV 3600, welche die
Begrenzungen von Beeinflussungen in Stromversorgungsnetzen behandelten.
Im Zuge eines Konsolidierungsprozesses wurden aufgrund von Entwicklungen auf dem Gebiet der
elektromagnetischen Verträglichkeit sowie auch mit Einführung einer europäischen Norm für die
Beurteilung der Spannungsqualität in öffentlichen Versorgungsnetzen [18] vorerst die schweizerischen
an die österreichischen Standards mit Hinweisen auf nationale Gesetze angeglichen. Einige Zeit später
folgte in einer Neuauflage eine Ausweitung auf die Länder Deutschland und Tschechien sowie die
Erstellung eines gemeinsamen Dokuments in Anlehnung an die österreichischen Technisch
Organisatorischen Richtlinien (TOR), welches 2004 zum ersten Mal unter dem Namen D-A-CH-CZ
Technische Regeln zur Beurteilung von Netzrückwirkungen publiziert wurde, welches in deutscher,
englischer, französischer, italienischer und tschechischer Sprache aufliegt.
Die folgenden Ausführungen orientieren sich an diesem Regelwerk [17] und sind, sofern nicht anders
vermerkt, mit diesem in Verbindung zu bringen. Die Definition
„Die Spannungsqualität an einem bestimmten Netzpunkt ist Resultat der Summenwirkung der in diesem
Netz von Betriebsmittelseite verursachten Netzrückwirkungen “
aus [33], Seite 17 beschreibt die Wechselwirkung zwischen dem Netz und den daran angeschlossenen
Betriebsmitteln. Es ist deshalb unumgänglich, um die Versorgungsqualität nach [18] sicherzustellen
entsprechende Beurteilungsmechanismen zu etablieren. Dazu ist es auch notwendig, die
anzuschließenden Geräte in ihren Störaussendungen einzuschränken und dementsprechend zu
fertigen.
Die Grenzwerte der Störaussendungen sowie der Beeinflussung des Netzbetriebs durch die
Erzeugungsanlagen sind in allen Punkten gleich den in Kapitel 2.4 erläuterten. Hinsichtlich der
Beurteilung von Erzeugungsanlagen gibt es in [17] Kapitel 10 Abweichungen bzw. nationale Vorschriften
in den Ländern.
Neue Energien 2020 - 4. Ausschreibung K l i m a- un d E n e r g i e fo n d s d es B u n de s – A b w i ck l un g d u r ch d i e Ö s t e r r e i c h i sc h e F o rs ch u n gs fö r d e r u n gs g es e l l s ch a f t F F G
Seite 21 von 37
2.5.2 Deutschland
In Deutschland gelten weiterhin die VDEW Richtlinien für den Anschluss und Parallelbetrieb von
Erzeugungsanlagen am Niederspannungsnetz bzw. Mittelspannungsnetz. Wiederum werden hier nur
Anschlüsse für Anlagen am Niederspannungsnetz betrachtet, deren Beurteilungsgrundlagen in [18]
beschrieben sind.
Zu Beginn steht eine Begriffsbestimmung analog der in den D-A-CH-CZ und TOR Regeln. Die
Spannungsanhebung ∆ua ist definiert die Differenz der Spannung in einem beliebigen Punkt des Netzes
mit und ohne Einspeisung. [18]. Der Wert der Spannungsanhebung berücksichtigt alle
Erzeugungsanlagen entlang des Abzweiges (auch jene auf der Mittelspannungsebene) und darf im
Gegensatz zur österreichischen Regelung (Tabelle 10) betragen. Dieser Grenzwert kann aber, falls dies
der Zustand des Netzes verlangt, nach unten gelegt werden, um die Grenzen der Versorgungsspannung
und auch deren Qualität einhalten zu können.
Tabelle 10: Grenzwert für die Spannungsanhebung
Spannungsänderungen haben den in Tabelle 11 angegebenen Grenzwert. Ähnlich wie in den TOR
Regeln können höhere Grenzwerte zugelassen werden, sofern die Spannungsänderung nur sehr selten
auftritt (verursachender Schaltvorgang nur beispielsweise einmal am Tag).
Tabelle 11: Grenzwert für die Spannungsänderung
TOR Regeln können höhere Grenzwerte zugelassen werden, sofern die Spannungsänderung nur sehr
selten auftritt (verursachender Schaltvorgang nur beispielsweise einmal am Tag). Sofern mehrere
Schaltvorgänge in einem Verknüpfungspunkt durch mehrere Anlagen gleichzeitig auftreten, ist denkbar,
diese zeitlich zu staffeln, um den geforderten Grenzwert der Spannungsänderung nach Tabelle 11
einhalten zu können.
Die Flickergrenzwerte sind analog zur TOR laut Tabelle 8 definiert. Ist die Anlage nachweislich nach den
Anforderungen der EN 61000-3-3 [19] und EN 61000-3-11 [20] gebaut und geprüft, ist ein Betrieb
grundsätzlich zulässig.
Für Oberschwingungen gilt, dass ein Betrieb grundsätzlich erlaubt ist, sofern EN 61000-3-2 [21] und EN
61000-3-12 [23] erfüllt sind. Ansonsten sind die Grenzwerte für Oberschwingungsströme – anders als in
den TOR wo Oberschwingungsspannungen behandelt werden – in Bezug auf deren Ordnungszahl
angegeben (siehe dazu [18] Seite 33).
Die in den TOR aber auch D-A-CH-CZ-Regeln behandelten Kommutierungseinbrüche sind in den
VDEW Richtlinien nicht angeführt, hingegen analog ist der Wert für einphasige Einspeisung bis zu einer
Leistung von 4,6 kVA zulässig. Eine Ausnahme wird für Photovoltaikanlagen gewährt, wo eine
einphasige Einspeisung bis zu 5 kWp erlaubt ist.
Neue Energien 2020 - 4. Ausschreibung K l i m a- un d E n e r g i e fo n d s d es B u n de s – A b w i ck l un g d u r ch d i e Ö s t e r r e i c h i sc h e F o rs ch u n gs fö r d e r u n gs g es e l l s ch a f t F F G
Seite 22 von 37
Neben den Bedingungen für den Anschluss einer Erzeugungsanlage müssen auch die
Betriebsbedingungen definiert werden. Im deutschen Regelwerk sind die Zuschaltbedingungen nach
einem Netzausfall oder die Zuschaltung nach einem Stillstand genau festgelegt. Speziell für Anlagen mit
Wechselrichtern ist zu beachten, dass eine Zuschaltung erst unter den nach Tabelle 12 festgelegten
Kriterien erfolgen darf. Dies stellt sicher, dass während der Zuschaltung keine unzulässigen Störungen
auftreten.
Tabelle 12: Zuschaltbedingung für Frequenzumrichter nach [18]
Ist die Anlage in Betrieb und kommt es zu einer Störung muss diese mit Schutzorganen versehen, vom
Netz getrennt werden. Kriterien für die Abschaltung, entweder über eine eigenständige
Schutzeinrichtung oder über die schon erwähnte ENS (Einrichtung zur Netzüberwachung mit jeweils
zugeordnetem Schaltorgan), sind nach [18] in Tabelle 13 beschrieben. Die Vorschrift hinsichtlich
Entkupplung ist im Vergleich zur österreichischen dahingehend strenger als dass die Anlagen im
Fehlerfall länger am Netz bleiben müssen. Das wiederum ist eine Herausforderung für den Bau von
Wechselrichtersystemen, da damit gegebenenfalls auch Kurzschlussströme geliefert werden müssen.
Tabelle 13: Schutzeinstellungen nach [18] Seite 23
Vor Zuschaltung der Erzeugungsanlage an das Netz müssen sowohl die Spannung als auch die
Frequenz mindestens 30 s innerhalb der Grenzwerte sein, welche an den Schutzorganen eingestellt ist.
[23] Derzeit ist der Entwurf der neuen Niederspannungsrichtlinie in Begutachtung und sollte im Juli 2011
veröffentlicht werden. Die wesentlichen Änderungen betreffen die folgenden Punkte [24]:
• Spannungsanhebung: Im Entwurf ist eine Erhöhung auf 3 % anstatt der bisherigen in [18]
festgelegten 2 % vorgesehen. Dieser Wert gilt in jedem Punkt des Netzes und entspricht damit
dem in [17] und in Österreich, Tschechien und der Schweiz gültigen Wert.
• Einspeiseanlagen müssen in Zukunft Blindstrom bereitstellen können und damit auch im
Niederspannungsnetz zur Spannungshaltung, zur Bedämpfung von Schwankungen und zur
lokalen Kompensation von ohmsch-induktiven Lasten beitragen können. Einspeiser mit einer
Nennscheinleistung über 3,86 kVA Nennleistung müssen deshalb von cos(φ) = 0; 95untererregt bis
cos(φ) = 0; 95übererregt abdecken können. Anlagen über 13,8 kVA bis cos(φ) = 0; 90.
Neue Energien 2020 - 4. Ausschreibung K l i m a- un d E n e r g i e fo n d s d es B u n de s – A b w i ck l un g d u r ch d i e Ö s t e r r e i c h i sc h e F o rs ch u n gs fö r d e r u n gs g es e l l s ch a f t F F G
Seite 23 von 37
• Erzeugungsanlagen sollen künftig bei einer Überfrequenz nicht mehr sofort vom Netz getrennt
werden, sondern es ist eine frequenzabhängige Leistungsreduktion vorgesehen, welche die
Stabilität des gesamten Netzes sicherstellt. Im Falle einer sofortigen Abschaltung der gesamten
Einspeiseleistung kann dies sonst zu ernsthaften Stabilitätsproblemen führen.
Die neue deutsche Niederspannungsrichtlinie berücksichtigt vor allem Photovoltaik- und Biogas-
Erzeugungsanlagen. Kleinwindkraftanlagen werden nicht gesondert behandelt weshalb Abstimmungen
mit den zuständigen Netzbetreibern notwendig sind. [25]
2.5.3 Schweiz
In der Schweiz werden für die Beurteilung der Einspeiseanlagen grundsätzlich die gültigen D-A-CHCZ-
Regeln [17] angewendet. Im Zuge der Antragsstellung auf Netzeinspeisung muss die zusätzliche
Einschränkung, dass Erzeugungsanlagen über 3 kVA einphasig und 10 kVA mehrphasig einem
Verfahren nach der Verordnung über das Planungsgenehmigungsverfahren für elektrische Anlagen vom
2. Februar 2000 Nr. 734.25 [26] unterliegen, berücksichtigt werden. Die selben Leistungsgrenzen gelten
auch für eine Meldepflicht beim ESTI (Eidgenössisches Starkstrominspektorat).
Der gesamte Prozess für den Anschluss einer Energieerzeugungsanlage ist in den Werkvorschriften der
Netzbetreiber - Ausgabe 2010 geregelt. Dort wird nicht zwischen verschiedenen Primärenergiequellen
unterschieden bzw. gibt es keine speziellen Regelungen für Kleinwindkraftanlagen. [27]. Diese
Werkvorschriften entsprechen den in Österreich publizierten Ausführungs- und
Netzanschlussbestimmungen. Aufgrund der Tatsache, dass in der Schweiz 120 Verteilnetzbetreiber tätig
sind können an dieser Stelle die Schutzeinstellungen und besonderen Forderungen für den Anschluss
von Erzeugungsanlagen nicht einzeln angeführt werden, doch kann gesagt werden, dass grundsätzlich
die Einstellungen analog denen in Deutschland vorgenommen werden. Dies ist auch in den
Parametersätzen von diversen Wechselrichterherstellern wiederzufinden (Tabelle 13).
2.5.4 Tschechien
Ebenso wie in Deutschland werden in Tschechien die gültigen D-A-CH-CZ-Regeln [17] zur Beurteilung
von Erzeugungsanlagen herangezogen. Aufgrund von Problemen mit hoher Einspeiseleistung im Netz
und den einhergehenden Stabilitätsproblemen wurden bis auf weiteres keine neuen Anlagen
zugelassen. Das Energetikgesetz steht vor einer Revision, welche den Anschluss wiederum ermöglichen
wird.
In Tschechien kommt für den Entkupplungsschutz von Kleinst-Generatoren ebenfalls die EN 50438 [23]
zur Anwendung. Der nationale Anhang gibt für die Schutzeinstellungen zur Entkupplung der Anlagen im
Störungsfall die Werte wieder.
Neue Energien 2020 - 4. Ausschreibung K l i m a- un d E n e r g i e fo n d s d es B u n de s – A b w i ck l un g d u r ch d i e Ö s t e r r e i c h i sc h e F o rs ch u n gs fö r d e r u n gs g es e l l s ch a f t F F G
Seite 24 von 37
Tabelle 14: Schutzeinstellungen nach [23]
2.5.5 Belgien
In Belgien kommt zur Beurteilung von Erzeugungsanlagen im Parallelbetrieb mit dem Verteilnetz die
Vorschrift C10/11 [28 zur Anwendung. Diese beschreibt sowohl den Betrieb von Erzeugungsanlagen ≤ 1
MVA und > 1 MVA parallel zum Nieder- und Mittelspannungsnetz. Die Grenzwerte der Flicker und
Harmonischen auf der Niederspannungsebene werden in einer eigenen Vorschrift C10/19 beschrieben
[29].
Verschiedene Möglichkeiten der Ausführung von Anschlüssen sind in [30] angeführt. Einphasiger
Anschluss ist bis zu einer Nennleistung < 10 kW vorgesehen. Um die Trennung der Anlage vom Netz im
Fehlerfall sicherzustellen muss ein Schutzorgan vorgesehen werden, welches mit den Parametern aus
Tabelle 15 versehen werden muss [23]. Im Falle dass Inselnetzfähigkeit besteht muss noch ein
zusätzliches Kriterium für die Abschaltung herangezogen werden.
Tabelle 15: Schutzeinstellungen nach [23]
Bei nicht Inselnetzfähigen Erzeugungsanlagen kann die U <<-Stufe nach Tabelle 15 entfallen.
Tabelle 16: Schutzeinstellungen für Inselnetzfähigk eit nach [23]
Bei nicht Inselnetzfähigen Erzeugungsanlagen kann die U <<-Stufe nach Tabelle 15 entfallen. Für
kleinere Einheiten, die mit einer selbsttätig wirkenden Entkupplungseinrichtung versehen sind, gelten die
in Tabelle 2.17 angeführten Einstellwerte für den Schutz. Für einphasig angeschlossene
Erzeugungsanlagen ≤ 5 kW sind verbindlich die in Tabelle 17 angeführten Werte zu verwenden.
Neue Energien 2020 - 4. Ausschreibung K l i m a- un d E n e r g i e fo n d s d es B u n de s – A b w i ck l un g d u r ch d i e Ö s t e r r e i c h i sc h e F o rs ch u n gs fö r d e r u n gs g es e l l s ch a f t F F G
Seite 25 von 37
2.5.6 Spanien
Die Netzbetreiber in Spanien bedienen sich neben der Niederspannungsrichtlinie RD 842/2002 [31] bei
der Beurteilung von Erzeugungsanlagen dem Anhang zum nationalen Gridcode für
Niederspannungsnetze mit der Bezeichnung ICT-BT 40 Niederspannung-Stromerzeugungsanlagen [33].
Darin ist festgehalten, dass bei dreiphasigem Anschluss maximal 100 kVA und bei einphasigem
Anschluss maximal 60 kVA Nennleistung je Abzweig in Summe installiert werden darf. Für
Nennleistungen über 5 kVA sind ein dreiphasiger Anschluss bzw. drei einphasige Anschlüsse
vorgeschrieben. Speziell für Synchrongeneratoren gilt, dass eine Zuschaltung an das Netz erst dann
erfolgen darf, wenn folgende Synchronisierbedingungen eingehalten werden:
Tabelle 17: Synchronisierbedingung nach [32]
Dies ist vergleichbar mit der Synchronisierbedingung für Deutschland Tabelle 12, ist jedoch bei der
Frequenzzuschaltbedingung strenger. Um die Spannungshaltung im Niederspannungsnetz zu sichern ist
von den Einlieferanlagen die Möglichkeit gefordert, den Leistungsfaktor im Bereich 0,8 - 1 variieren zu
können. Bezüglich Flickeremissionen werden in diesem Dokument keine Angaben gemacht, jedoch wird
auf die EN 61000 hingewiesen, welche die elektromagnetische Verträglichkeit behandelt und damit die
Grenzwerte für die Emissionen durch angeschlossene Geräte vorgibt [13], [19], [20], [21], [22]. Die
Qualität der Versorgungsspannung wird wie auch in anderen europäischen Ländern durch die EN 50160
[32] definiert. Die Entkupplungsbedingungen für angeschlossene Erzeugungseinheiten in spanischen
Netzen haben nach [33] die in Tabelle 19 festgelegten Werte.
Im Vergleich zu den Angaben für Photovoltaikanlagen in [23] fällt auf, dass zumindest Zeiten für die
Fehlerklärung bei Unter- und Überspannung angegeben sind und der Frequenzbereich enger ist. Es ist
davon auszugehen, dass für Kleinwindkraftanlagen dieselben Einstellungen wie bei Photovoltaik gelten,
da die Einspeisung auch über einen Wechselrichter erfolgt. Netzbetreiber publizieren ergänzende
Parallellaufbedingungen, welche Anschlussbedingungen an das jeweilige Netz konkretisieren [34]. Bei
den beiden anderen Betreibern wurden im Zuge der Recherche keine Dokumente aufgefunden.
Tabelle 18: Schutzeinstellungen für Anlagen nach [3 3]
Neue Energien 2020 - 4. Ausschreibung K l i m a- un d E n e r g i e fo n d s d es B u n de s – A b w i ck l un g d u r ch d i e Ö s t e r r e i c h i sc h e F o rs ch u n gs fö r d e r u n gs g es e l l s ch a f t F F G
Seite 26 von 37
2.5.7 Frankreich
Frankreich hat als nationalen Standard die Vorschrift NF C15-100, welche im Wesentlichen einer Norm,
die den Anschluss an das Niederspannungsnetz regelt, entspricht. Weiters ist auch die Regelung NF
C14-100 gültig. Diese Normen für den Netzanschluss werden um die Parallellaufbedingungen von
Erzeugungsanlagen zum Netz [35] der EDRF ergänzt, welche die Werte für Flicker, Harmonische und
Leistungsfaktor beinhalten jedoch ist nicht vorgesehen, dass Erzeugungsanlagen Blindleistung liefern
oder beziehen. Unsymmetrien sind in den Anschlussbedingungen explizit nicht behandelt.
Bemerkenswert ist, dass ein einphasiger Anschluss für Anlagen bis 18 kVA und ein dreiphasiger
Anschluss bis zu 250 kVA im Niederspannungsnetz erlaubt sind. Der zulässige Langzeitflickerwert
beträgt
Tabelle 19. Grenzwert des Langzeitflicker [35]
Entkupplungsbedingungen für Erzeugungsanlagen sind in deren Beträgen in Anlehnung an die
deutschen Werte festgelegt worden, welche aber keine Zeiten vorgeben. Für Frankreich gültige Werte
sind Tabelle 2.21 zu entnehmen. Die angeführten Werte gelten für Anlagen mit einer Nennleistung >10
kVA (Type 2.1 Anlagen). Für Anlagen < 10 kVA (Type 2.2 Anlagen) entfällt das Frequenzkriterium.
Tabelle 20: Schutzeinstellungen nach [23] Seite 23
2.5.8 Italien
Beurteilung von Erzeugungsanlagen in Italien erfolgt unter Berücksichtigung der Norm CE11-20 des
Comitato Elettrotecnico Italiano sowie den Parallellaufbedingungen DK 5949 des Verteilnetzbetreibers
ENEL [36]. Einphasiger Anschluss ist bis zu einer Nennleistung von 6 kW zulässig, wobei der Anschluss
an das Niederspannungsnetz mit einer maximalen Leistung von 50 kW je Anlage beschränkt ist. Bei
dreiphasigem Anschluss darf die Unsymmetrie nicht größer als 6 kW sein. Bei höheren Leistungen ist
ein Anschluss auf Mittelspannungsebene notwendig. Die beiden Vorschriften verlangen für die
Oberschwingungen einer Erzeugungsanlage <500 kVA THD und auch Flickeremissionen müssen den
Vorschriften der EN 61000 genügen [19], [20], [21], [22].
Tabelle 21: Grenzwert THD (Total Harmonic Distortio n) nach CE11-20 und DK 5949
Neue Energien 2020 - 4. Ausschreibung K l i m a- un d E n e r g i e fo n d s d es B u n de s – A b w i ck l un g d u r ch d i e Ö s t e r r e i c h i sc h e F o rs ch u n gs fö r d e r u n gs g es e l l s ch a f t F F G
Seite 27 von 37
Die Spannung muss nach EN 50160 innerhalb von Un ± 10 % liegen, wobei bezüglich
Spannungsanhebung und Spannungsschwankungen keine Aussagen getroffen werden. Auch in Italien
gilt, dass die Einspeisung mit einem Leistungsfaktor 1 erfolgen muss. Die Entkupplungsstelle kann
entweder mit einer eigenständig wirkenden Freischalteinrichtung (für Anlagen bis 6 kW einphasig oder
20 kW dreiphasig) oder auch eigenständigen Schutzrelais erfolgen. Die Einstellparameter entnommen
aus [35] lauten
Tabelle 22: Schutzeinstellungen nach [36] Seite 23
2.5.9 Niederlande
Ähnlich der Situation in der Schweiz sind in den Niederlanden auch viele Verteilnetzbetreiber tätig,
weshalb eine einheitliche Vorgehensweise in der Anschlussbeurteilung nicht gegeben ist. Der Gridcode,
veröffentlicht von der niederländischen Energiekammer (Regulierungsbehörde), wurde aktuell
überarbeitet [37]. Die Einspeisung darf demnach nur bis zu einer Leistung von 5,5 kVA einphasig und
darüber dreiphasig erfolgen und hat je nach Anforderung mit einem variablen Leistungsfaktor von 0,9
kapazitiv bis 0,9 induktiv zu erfolgen. Bezüglich Oberschwingungen der Generatoren müssen die
Grenzwerte aus EN 60034-1 [38] eingehalten werden. Da auch in den Niederlanden die EN 50160 gilt
und diese im Gridcode verankert ist muss die Einhaltung der Grenzwerte sichergestellt werden. Damit ist
es unumgänglich, auch die in der Normenreihe EN 61000 geforderten Werte einzuhalten.
Bei den Schutzeinstellungen wird nach Anlagen <5 kVA Nennleistung nach Tabelle 24 und >5 kVA
Tabelle 25 unterschieden. Eine Wiederzuschaltung ans Netz darf für Anlagen <5 kVA unmittelbar nach
der Spannungswiederkehr erfolgen. Anlagen über dieser Leistungsgrenze müssen einige Minuten (nicht
näher spezifiziert) warten, bevor eine Synchronisierung erfolgen darf.
Tabelle 23: Schutzeinstellungen nach [37] für Anlag en < 5 kVA Seite 16
Neue Energien 2020 - 4. Ausschreibung K l i m a- un d E n e r g i e fo n d s d es B u n de s – A b w i ck l un g d u r ch d i e Ö s t e r r e i c h i sc h e F o rs ch u n gs fö r d e r u n gs g es e l l s ch a f t F F G
Seite 28 von 37
Tabelle 24: Schutzeinstellungen nach [37] für Anlag en >5 kVA Seite 15
2.5.10 Kroatien
Kroatien ist wie die Schweiz, im Gegensatz zu den anderen bisher behandelten Ländern, nicht Mitglied
in der Europäischen Union. Als Beitrittskandidat wird das Land jedoch danach trachten und auch die
Verpflichtung haben, europäische Legislative und damit verbundenes Normenwesen zu übernehmen
und lokale Normen und Vorschriften entsprechend anzupassen. Von der Regulierungsbehörde HERA
(www.hera.hr) wurde zur Erfüllung des gesetzlichen Auftrages der Gridcode [38] publiziert. Darin ist, wie
auch in allen anderen Ländern, die Prozedur bzw. auch technische Regelung zur Erlangung eines
Anschlusses von Erzeugungseinheiten beschrieben. Ebenfalls ist dort die Versorgungsqualität in
Verteilnetzen beschrieben. Alle in den folgenden Tabelle 26 und 27 angeführten Werte gelten seit dem
Jahr 2010. Die Nominalfrequenz beträgt 50 Hz und darf im Normalbetrieb um ±0,5 Hz, im Störungsfall
um -2,5 Hz/+1,5 Hz abweichen. Für die Frequenzhaltung und -regelung ist der
Übertragungsnetzbetreiber verantwortlich. Neben der Frequenz wird im Gridcode auch die
Spannungsqualität festgelegt. Die zulässigen Grenzwerte sind in Tabelle 26 angeführt.
Tabelle 25: Grenzwerte der Versorgungsspannung [39]
Für den Oberschwingungsgehalt und die damit verbundene Kenngröße des THD gilt, Flickeremissionen
in das Netz müssen in geeigneter Form begrenzt werden und innerhalb fest gelegter Grenzen gehalten
werden.
Tabelle 26: Grenzwert THD (Total Harmonic Distortio n) [39]
Die Grenzwerte liegen für den Langzeitflicker bei Plt < 0,5 und für Kurzzeitflicker bei Pst < 0,7.
Spannungsunsymmetrien dürfen 1,3 % der Nennspannung am Verknüpfungspunkt mit dem Verteilnetz
nicht überschreiten. Um dies messtechnisch erfassen zu können, müssen zur Bewertung 95 % der 10
Minuten-Mittelwerte der Effektivwerte der Spannung innerhalb einer Woche herangezogen werden, für
die dieser Wert gültig ist.
Neue Energien 2020 - 4. Ausschreibung K l i m a- un d E n e r g i e fo n d s d es B u n de s – A b w i ck l un g d u r ch d i e Ö s t e r r e i c h i sc h e F o rs ch u n gs fö r d e r u n gs g es e l l s ch a f t F F G
Seite 29 von 37
Für den Netzanschluss von Erzeugungseinheiten sind 500 kW die Grenze welche entweder an der
Niederspannungsverteilung in der Transformatorstation oder im Netz eingespeist werden kann.
Limitierend wirken dabei der MS/NS-Transformator, die Kurzschlussleistung oder aber Überschreitungen
der vorhin angeführten Grenzwerte sowie unzulässige Beeinflussungen der anderen Kunden. Für die
Zuschaltung von Synchrongeneratoren in Kleinwindkraftanlagen gilt Tabelle 28.
Tabelle 27: Synchronisierbedingung nach [38]
Werden hingegen Asynchrongeneratoren verwendet, dürfen diese erst bei Erreichen einer Drehzahl von
±5 % der Synchrondrehzahl zugeschaltet werden. Anders als Photovoltaikanlagen (welche keinen
Beitrag leisten müssen) sollen sich Windenergieanlagen an der Spannungshaltung mit einem variablen
Leistungsfaktor zwischen cos(φ) = 0,85 induktiv und 1 beteiligen. Erzeugungsanlagen müssen im
Fehlerfall, sofern nicht anders vereinbart, vom Netz getrennt werden wobei die
Entkupplungsbedingungen gelten.
Tabelle 28: Schutzeinstellungen nach [39]
Im Zuge der Inbetriebsetzung sind Tests und Überprüfungen an der Anlage vorzunehmen, wobei
vor allem
• die Zu- und Wegschaltung
• die Entkupplung
• die Grenzwerte der elektrischen Größen
• die vereinbarten Werte an der Übergabestelle sowie die Qualität an dieser
getestet werden müssen [39]. Sogenannten Micro-Power Stations ist ein eigener Abschnitt gewidmet. Es
handelt sich dabei um kleinste Erzeugungseinheiten, welche einphasig (bis zu 5 kW) und dreiphasig (bis
zu 30 kW) an das Niederspannungsnetz angeschlossen werden können. Überschüssige Energie wird in
das Netz eingespeist. Minimumanforderungen sind, dass an der Übergabestelle eine Messung installiert
wird, mit welcher Spitzenwerte oder der Lastgang (in diesem Fall Erzeugungsgang) ermittelt werden
kann. Andere Anforderungen müssen vom jeweiligen Netzbetreiber festgelegt werden.
Neue Energien 2020 - 4. Ausschreibung K l i m a- un d E n e r g i e fo n d s d es B u n de s – A b w i ck l un g d u r ch d i e Ö s t e r r e i c h i sc h e F o rs ch u n gs fö r d e r u n gs g es e l l s ch a f t F F G
Seite 30 von 37
2.5.11 Großbritannien
In Großbritannien wurde von der Energy Networks Association im November 2010 der Distributed
Generation Connection Guide [40] publiziert. Dieser beschreibt den Prozess für den Anschluss von
Erzeugungsanlagen (erneuerbare Energie, Müllverbrennungen und Kraft-Wärme-Kopplungen) an das
Verteilnetz und beruht auf der Engineering Recommendation G59/2 „Recommendations for the
Connection of Generating Plant to the Distribution Systems of Licensed Distribution Network Operators“,
welche ebenfalls von der Energy Networks Association herausgegeben wird. Es wird darin auf die
Recommendation G83/1-1 „Recommendations for the Connection of Small-scale Embedded Generators
(Up to 16 A per Phase) in parallel with Public Low-Voltage Distribution Networks“ verwiesen. Die
Grenzwerte der Einspeiseleistungen betragen 3,6 kW einphasig bzw. 11 kW dreiphasig für die
Behandlung nach der Vorschrift G83/1. Anlagen mit größerer Nennleistung brauchen grundsätzlich
einen dreiphasigen Anschluss und müssen über die Engineering Recommendation G59/1 abgehandelt
werden.
Die Nennspannung des Netzes bzw. die Nennfrequenz und deren Toleranzen betragen 230/400 V +10/-
6% und 50 Hz ±1 % [41]. Für die Harmonischen wird auf die Europanorm EN 61000-3-2 [21] Klasse A
und für Flickergrenzwerte auf EN 61000-3-3 [19] verwiesen. Im Betrieb müssen Anlagen auf einen
Leistungsfaktor von 0,95 kapazitiv bis 0,95 induktiv eingestellt werden können.
Im Falle eines Fehlers müssen die Schutzeinrichtungen dafür Sorge tragen, dass die Erzeugungsanlage
vom Netz getrennt wird. Die Einstellungen werden in Tabelle 30 angeführt.
Tabelle 29: Schutzeinstellungen nach [41]
Verwendete Geräte müssen einer Typprüfung nach dieser Vorschrift unterzogen werden welche im Zuge
des Bewilligungsverfahrens vorgelegt werden muss. Viele Hersteller von Wechselrichtern haben diese
Prüfzertifikate als Typprüfprotokolle bereits vorliegen. Bei Vorlage dieser ist ein vereinfachtes
Genehmigungsverfahren für Erzeugungsanlagen möglich. Speziell im Annex E Micro-Wind der
Engineering Recommendation [41] werden Anforderungen für den Anschluss von Kleinwindkraftanlagen
beschrieben. Der genaue Inhalt kann mangels Zugang nicht erläutert werden.
Neue Energien 2020 - 4. Ausschreibung K l i m a- un d E n e r g i e fo n d s d es B u n de s – A b w i ck l un g d u r ch d i e Ö s t e r r e i c h i sc h e F o rs ch u n gs fö r d e r u n gs g es e l l s ch a f t F F G
Seite 31 von 37
2.5.12 Zusammenfassung
Tabelle 31 gibt einen Überblick über die Anschlussbedingungen von Kleinwindanalgen in den
unterschiedlichen Ländern. Im speziellen sei an dieser Stelle auch auf die European Distributed Energy
Resources Laboratories e.V. (DERlab) hingewiesen, welche sich mit der Integration von verteilten
Erzeugungssystemen in die Energieversorgungsnetze beschäftigen. Auf der Homepage dieser
Institution ist eine Datenbank installiert, die für verschiedenste Länder die einschlägig gültigen
Vorschriften und Regelungen enthält. Es besteht dort auch die Möglichkeit der Filterung nach
verschiedensten Primärenergiequellen, um an noch detailliertere Informationen zu gelangen. www.der-
lab.net (5.4.2011).
Neue Energien 2020 - 4. Ausschreibung K l i m a- un d E n e r g i e fo n d s d es B u n de s – A b w i ck l un g d u r ch d i e Ö s t e r r e i c h i sc h e F o rs ch u n gs fö r d e r u n gs g es e l l s ch a f t F F G
Seite 32 von 37
Neue Energien 2020 - 4. Ausschreibung K l i m a- un d E n e r g i e fo n d s d es B u n de s – A b w i ck l un g d u r ch d i e Ö s t e r r e i c h i sc h e F o rs ch u n gs fö r d e r u n gs g es e l l s ch a f t F F G
Seite 33 von 37
Tabelle 30: Zusammenfassung Netzanschlussbedingunge n
Neue Energien 2020 - 4. Ausschreibung K l i m a- un d E n e r g i e fo n d s d es B u n de s – A b w i ck l un g d u r ch d i e Ö s t e r r e i c h i sc h e F o rs ch u n gs fö r d e r u n gs g es e l l s ch a f t F F G
Seite 34 von 37
3 Literaturverzeichnis
[1] Bundesministerium für Wirtschaft, Familie und Jugend, “EG Konformitätserklärung,”
http://www.bmwfj.gv.at/Unternehmen/gewerbetechnik/Seiten/EG-
Konformit%C3%A4tserkl%C3%A4rung.aspx (26.3.2011).
[2] Merkmale der Spannung in öffentlichen Elektrizitätsversorgungsnetzen, Österreichischer Verband
für Elektrotechnik Std. EN50 160, 2011.
[3] Bundesgesetzblatt für die Republik Österreich, Republik Österreich Std. 322, September 1998.
[4] Errichtung von elektrischen Anlagen mit Nennspannungen bis AC 1000 V und DC 1500 V Teil 1:
Begriffe und Schutz gegen elektrischen Schlag (Schutzmaßnahmen), Österreichischer Verband für
Elektrotechnik Std. E 8001-1, 2010.
[5] Technische und Organisatorische Regeln für Betreiber und Benutzer von Netzen (TOR) -
Hauptabschnitt D4 Parallelbetrieb von Erzeugungsanlagen mit Verteilernetzen, e-control Std. D4,
Rev. 2.0.
[6] Technische und Organisatorische Regeln für Betreiber und Benutzer von Netzen (TOR) -
Hauptabschnitt D4 Parallelbetrieb von Erzeugungsanlagen mit Verteilernetzen, e-control Std. D2,
Rev. 2.2.
[7] BEWAG Netz, “Einspeiser werden,” http://www.bewagnetz.at/index.php?id=2500 (21.3.2011).
[8] EVN Netz GmbH, “Datenblatt einer Ökostromanlage,”
http://www.evn.at/Privatkunden/Produkte/Strom/Optima-
SonnenStrom/Datenblatt_Okostromanlage.aspx (21.3.2011).
[9] Salzburg Netz, “Formulare,” http://salzburg-netz.at/Formulare.1770.0.html (21.3.2011).
[10] VWK Netz AG, “Netzanschluss Erzeuger,” http://www.vkw-netz.at/inhalt/at/168.htm (21.3.2010).
[11] TIWAG Netz AG, “Datenblatt zur Beurteilung von Netzrückwirkungen,” http://www.tiwag-
netz.at/imperia/md/content/www_tiwag_netz_at/stromnetz/datenblatt_netzrueckwirkungen.pdf
(21.3.2011).
[12] Energie AG Oberösterreich, “Datenblatt zur Beurteilung von Netzrückwirkungen,”
http://www.energieag.at/eagat/resources/284094835607631929_326148684838171008.pdf
(21.3.2011).
[13] Elektromagnetische Verträglichkeit (EMV) Teil 2-2: Umgebungsbedingungen –
Verträglichkeitspegel für niederfrequente leitungsgeführte Störgrößen und Signalübertragung in
öffentlichen Niederspannungsnetzen, Österreichischer Verband für Elektrotechnik Std. EN61 000-
2-2, 2003.
[14] Photovoltaische Energieerzeugungsanlagen, Österreichischer Verband für Elektrotechnik Std.
E2750, 2004.
Neue Energien 2020 - 4. Ausschreibung K l i m a- un d E n e r g i e fo n d s d es B u n de s – A b w i ck l un g d u r ch d i e Ö s t e r r e i c h i sc h e F o rs ch u n gs fö r d e r u n gs g es e l l s ch a f t F F G
Seite 35 von 37
[15] Betrieb von elektrischen Anlagen, Österreichischer Verband für Elektrotechnik Std. EN50 110,
2007.
[16] Kurzschlussströme in Drehstromnetzen Teil 0: Berechnung der Ströme, Österreichischer
Verband für Elektrotechnik Std. EN60 909-0, 2002.
[17] D-A-CH-CZ Technische Regeln zur Beurteilung von Netzrückwirkungen, VEÖ - Verband der
Elektrizitätsunternehmen Österreichs, VSE - Verband Schweizerischer Elektrizitätsunternehmen,
CSRES - Ceske sdruzeni regulovanych elektroenergetickych spolecnosti, VDN – Verband der
Netzbetreiber Std., Rev. 2, 2007.
[18] Eigenerzeugungsanlagen am Niederspannungsnetz - Richtlinie für Anschluss und Parallelbetrieb
von Eigenerzeugungsanlagen am Niederspannungsnetz, Verband der Elektrizitätswirtschaft -
VDEW - e.V. Std., Rev. 4, 2001.
[19] Elektromagnetische Verträglichkeit (EMV) Teil 3-3: Grenzwerte - Begrenzung von
Spannungsänderungen, Spannungsschwankungen und Flicker in öffentlichen Niederspannungs-
Versorgungsnetzen für Geräte mit einem Bemessungsstrom = 16 A je Leiter, die keiner
Sonderanschlussbedingung unterliegen, Österreichischer Verband für Elektrotechnik Std. EN61
000-3-3, 2006.
[20] Elektromagnetische Verträglichkeit (EMV) Teil 3-11: Grenzwerte Begrenzung von
Spannungsänderungen, Spannungsschwankungen und Flicker in öffentlichen Niederspannungs-
Versorgungsnetzen Geräte und Einrichtungen mit einem Bemessungsstrom = 75 A, die einer
Sonderanschlussbedingung unterliegen, Österreichischer Verband für Elektrotechnik Std., 2001.
[21] Elektromagnetische Verträglichkeit (EMV) Teil 3-2: Grenzwerte - Grenzwerte für
Oberschwingungsströme (Geräte-Eingangsstrom = 16 A je Leiter), Österreichischer Verband für
Elektrotechnik Std. EN61 000-3-2, 2006.
[22] Elektromagnetische Verträglichkeit (EMV) Teil 3-12: Grenzwerte - Grenzwerte für
Oberschwingungsströme, verursacht von Geräten und Einrichtungen mit einem Eingangsstrom >
16 A und = 75 A je Leiter, die zum Anschluss an öffentliche Niederspannungsnetze vorgesehen
sind, Österreichischer Verband für Elektrotechnik Std. EN61 000-3-12, 2005.
[23] Anforderungen für den Anschluss von Kleinst-Generatoren an das öffentliche
Niederspannungsnetz, Österreichischer Verband für Elektrotechnik Std. EN50 438, 2009.
[24] D. Kerber, “Empfehlungen zur Richtlinie zum Anschluss von Erzeugungsanlagen an das
Niederspannungsnetz,” Technische Universität München - Fachgebiet Elektrische
Energieversorgung, Tech. Rep., 2009.
[25] Wind-Ing Sachverständiger Jens Altemark ([email protected]), “Gutachten über kleine
Windenergieanlagen am Hausanschluss bzw. im Niederspannungsnetz,”
http://anlagengutachter.de/artikel/6916_wea_wka_kleine_windenergieanlage_bis_100kw_am_ha
usanschluss_neue_niederspannungsrichtlinie_ab_juli_2011_erwartet.html (3.4.2011).
[26] “Verordnung über das Planungsgenehmigungsverfahren für elektrische Anlagen vom 2. Februar
2000 Nr. 734.25,” http://www.admin.ch/ch/d/sr/7/734.25.de.pdf (3.4.3011).
Neue Energien 2020 - 4. Ausschreibung K l i m a- un d E n e r g i e fo n d s d es B u n de s – A b w i ck l un g d u r ch d i e Ö s t e r r e i c h i sc h e F o rs ch u n gs fö r d e r u n gs g es e l l s ch a f t F F G
Seite 36 von 37
[27] “Werkvorschriften der Verteilnetzbetreiber,” http://www.werkvorschriften.ch/ (3.4.2011).
[28] Specifieke technische Voorschriften voor decentrale Productie-Installaties die in parallel werken
met het distributienet, Synergrid Std. C10/11, 2009.
[29] Aansluiten van storende belastingen in laagspanning, Synergrid Std. C1019, 2006.
[30] Technisch lastenboek - aanvullende Specifieke technische Voorschriften voor het aansluiten
van decentrale Productieinstallaties die in parallel werken met het het Distributienet, Sibelga Std.,
09 2009.
[31] Real Decreto 842/2002, de 2 de agosto, por el que se aprueba el Reglamento electrotécnico
para baja tensión, http://noticias.juridicas.com/base_datos/Admin/rd842-2002.html (4.4.2011),
Ministerio de ciencia y Tecnologia Std. 842/2002.
[32] Merkmale der Spannung in öffentlichen Elektrizitätsversorgungsnetzen, Österreichischer
Verband für Elektrotechnik Std. EN50 160, 2011.
[33] Instalaciones generadoras de baja tensión, http://www.tuveras.com/reglamentos/rebtic/itc-bt-
40.htm (4.4.2011), Ministerio de ciencia y Tecnologia Std. ICT-BT-40.
[34] Condiciones técnicas de la instalación de autoproductores, Iberdrola Std. MT 3.53.01, Rev. 02,
2007.
[35] Modèle de Contrat de Raccordement, d’Accès et d’Exploitation (CRAE) pour une installation de
production de puissance < 36 kVA raccordée au réseau public de distribution basse tension,
http://www.erdfdistribution.fr/medias/DTR_Racc_Prod/ERDF-FOR-CF_15E.pdf (4.4.2011),
Électricité Réseau Distribution France Std. ERDF-FOR-CF-15E, Rev. V 9.
[36] Criteri di allacciamento di impianti di produzione alla rete bt di Enel distribuzione,
http://www.enel.it/it-IT/doc/reti/enel_distribuzione/dk5940.pdf (4.4.2011), Enel S.p.A Std. DK
5940, Rev. Ed. 2.2 - 1/47, 2007.
[37] Netcode Elektriciteit,
http://www.energiekamer.nl/images/Netcode%20Elektriciteit%20per%2011%20januari%202011_t
cm7-140653.pdf (4.4.2011), NMa - Energiekamer Std., 2011.
[38] Drehende elektrische Maschinen Teil 1: Bemessung und Betriebsverhalten, Nederlands
Normalisatie-instituut Std. EN 60 034-1, 2004.
[39] Grid Code, http://www.hep.hr/ops/en/documents/Grid_Code.pdf (4.4.2011), Hrvatska energetska
regulatorna agencija Std.
[40] Distribuited Generation Connection Guide,
http://2010.energynetworks.org/storage/DGCG%20G59%20Nov%202010.pdf (4.4.2011), Energy
Networks Association Std., Rev. 3.
[41] Engineering Recommendation G83, Energy Networks Association Std. G83/1-1, 2008.
Neue Energien 2020 - 4. Ausschreibung K l i m a- un d E n e r g i e fo n d s d es B u n de s – A b w i ck l un g d u r ch d i e Ö s t e r r e i c h i sc h e F o rs ch u n gs fö r d e r u n gs g es e l l s ch a f t F F G
Seite 37 von 37
4 Kontaktdaten
DI (FH) Roland Sterrer, BSc.
Fachhochschule Technikum Wien
Institut für Erneuerbare Energie
Giefinggasse 6
A-1210 Wien
Tel.: +43-(1)333-40-77-577
Mobil: +43-(0)680-1340063
E-mail: [email protected]
www.technikum-wien.at/fh/institute/erneuerbare_energie