Trafos sollen dezentrale Stromerzeugung aktiv regeln
Die von der Bundesregierung eingeleitete Energiewende ist gerade mal ein halbes Jahr im Gange. Sie soll wegführen von einer zentralen hin zu einer dezentralen Stromerzeugung, verteilt überall im Land. Dabei könnten regelbare Ortsnetztrafos in den deutschen Stromverteilnetzen helfen, die Spannung im geforderten Band von 360 V bis 440 V zu halten. Pilotversuche laufen, als Knackpunkt gilt es, die Kosten dieser Lösung in den Griff zu bekommen.
Kleine wie große Stromnetzbetreiber stehen hierzulande vor einem drängenden Problem: Wo viel Strom aus Sonne, Wasser oder Biomasse in ein oft sternförmig verzweigtes Netz eingespeist wird, können die Energieversorger meist nur mit teurem Netzausbau reagieren. Denn die Mittelspannungsleitungen und -kabel für 10 kV oder 20 kV waren nur zum Liefern von Strom an die Verbraucher geplant worden. Zu Zeiten, als es das Erneuerbare-Energien-Gesetzes (EEG) noch nicht gab.
Heute sind aus reinen Stromabnehmern oft Stromerzeuger und -lieferanten geworden, was viele Ortsnetze überfordert. Dennoch müssen die inzwischen von der Bundesnetzagentur regulierten Netzbetreiber für jeden Hausanschluss eine (Nieder-)Spannung garantieren im Bereich von 400 V +/-10 % (Spannungsband).
Noch 2007 hatte Rolf Witzmann, Leiter des Fachgebiets Elektrische Energieversorgungsnetze der TU München, drei Lösungsmöglichkeiten verglichen. Die damals preiswerteste Technik war die Blindleistungsregelung durch die Einspeise-Wechselrichter für Ökostrom: Sie führe „in geringem Maße zu einer Erhöhung der Netzbelastung“. Als zweite Möglichkeit das Einspeisemanagement: „Bei Wolkenzug funktioniert das bei Solarstromanlagen nicht“, so Witzmann und Energie bleibe ungenutzt.
Netzbetreiber hoffen auf kostengüsntige, regelbare Trafos für Ortsnetze
Schließlich die „Spannungsregelung am Ortsnetztrafo: Die Kosten sind im Vergleich zu den anderen beiden Maßnahmen erheblich“, konstatierte Witzmann damals. Inzwischen hoffen viele Netzbetreiber, dass regelbare Ortsnetztrafos, kurz RONT, bald als kostengünstige Lösung zu haben sein werden.
So hat der norddeutsche Netzbetreiber E.on Avacon im Juni den nach eigener Aussage „ersten regelbaren Ortsnetztrafo in Deutschland“ im niedersächsischen Weyhe offiziell in Betrieb genommen. „Überraschend einfach“, nennt das Unternehmen den Ansatz: „Die Spannungswerte werden an der Sammelschiene in der Trafostation gemessen und mit dem eingestellten Sollwert verglichen. Stimmen die verglichenen Werte nicht überein, so regelt der Trafo die Spannung auf Sollwert hoch oder runter. Erfreuliches Ergebnis: Es gibt keine Spannungserhöhungen, die Spannungsqualität ist überall im Netz gleich hoch.“
iPower nennen der Hersteller, die Regensburger MR Maschinenfabrik Reinhausen, ihren Systemansatz. „Wir sind handlungsfähig, können solche Stationen liefern. Aber das System ist noch nicht marktreif“, gibt Otmar Reichmeyer zu. Dabei verfügt die MR Maschinenfabrik Reinhausen laut ihrem Kommunikationschef „als Weltmarktführer im Bereich der Spannungsregelung über einzigartiges Know-how“.
Das müsse quasi nur von heute bereits geregelten Groß- auf die Ortsnetztrafos übertragen werden, wie Reichmeyer erläutert. „Ende 2012 kommt ein neuer Aktor, der den bisherigen Stufenschalter ablöst. Dann funktioniert iPower auch retrofit“, lasse sich also nachträglich in bestehende Trafostationen einbauen.
Bestehendes Know-How von Großtrafos auf Trafos für Ortsnetze übertragen
Bei der Zahl der Feldversuche mit RONT scheint MR hierzulande momentan ganz vorne mitzuspielen. Denn nicht nur die laut E.on-Information „ersten drei RONTs in Deutschland“ stehen seit Juni 2011 in Siedenburg, einem Ort zwischen Nienburg und Syke, sowie in den Wohngebieten Dreye Süd (Stadt Weyhe) und Heiligenrode/Maifeld (Stadt Stuhr). Schon zuvor hatten die Regensburger Testcontainer mit einem iPower-System ausgeliefert.
Zeitgerecht zum Hessentag am 10. Juni 2011 startete der Energiedienstleister Süwag in Oberursel „Hessens ersten RONT“, steht bei MR nachzulesen. Ein weiteres iPower-System betreibt das Netzunternehmen der fränkischen N-Ergie in Larrieden bei Feuchtwangen. Dieser RONT läuft sogar schon „seit November letzten Jahres erfolgreich im Pilotversuch. Erste Ergebnisse sowie detaillierte Informationen zur Technik werden Mitte 2011 erwartet“, hieß es vor einem Jahr. Neue Informationen gab die N-Ergie-Netz auf Nachfrage nicht bekannt.
Offener agiert der mittelständische Nürnberger Elektronikhersteller A. Eberle GmbH. Mit seiner „Regeleinrichtung für Ortsnetztransformatoren zur Unterstützung dezentraler Energieeinspeisung“ bewarb sich das Team um Geschäftsführer Till Sybel 2010 um den vom Freistaat ausgeschriebenen „Bayerischen Energiepreis“ – und gewann eine Anerkennung.
Das patentierte Konzept: Neben den bestehenden Ortsnetztrafo, der die Spannung von 10 kV oder 20 kV auf 400 V/230 V heruntertransformiert, werden mehrere kleine Zusatztransformatoren mit Anzapfung gestellt. Damit gewährleistet Eberle eine „Regelung um +/-6 % in 1 %-Stufen.“ Das funktioniert mithilfe „dreier Stellglieder mit IGBTs und eines Spannungsreglers mit Parallelregelalgorithmen.“ (Bipolartransistoren mit isolierter Gate-Elektrode, Leistungshalbleiterkomponenten, die hohe Ströme mit relativ geringem Leistungsbedarf steuern können).
Im Ortsnetz: Trafos bis 630 kVA Nennleistung nachrüstbar
Die Nachrüstung sei bei Ortsnetztrafos bis 630 kVA Nennleistung möglich, so der Hersteller. Der im Übrigen das RONT-System im eigenen Betrieb praktisch ausprobiert. Inzwischen laufen mehrere Testanlagen bei Industriepartnern. Wo genau, will Sybel nicht sagen.
Schon seit Januar 2010 betreibt nach eigenen Angaben das Forscherteam der Technischen Fachhochschule Agricola Bochum unter der Leitung von Günter Schulz einen RONT im „regulären Netzbetrieb“. Schulz, der an der FH Steuerungstechnik, Regelungstechnik und Theoretische Elektrotechnik lehrt, arbeitet dabei „mit dem Netzbetreiber RWE und dem Transformatorhersteller SGB“ zusammen und wird „vom Land Nordrhein-Westfalen im Rahmen der Landesinitiative Zukunftsenergien gefördert und vom europäischen Fonds für regionale Entwicklung kofinanziert“.
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