Verteilnetze auf dem Weg zum Smart Grid

Am 15. Mai 2013 hatten 17 Mitglieder und Gäste des VDE Kassel auf Einladung der E.ON Mitte AG die Möglichkeit, in der Kommune Felsberg einen Einblick in die Stromversorgung allgemein und speziell in die Funktionsweise des im Rahmen des Projekts "Regionale Energieversorgung 2020" eingesetzten regelbaren Ortsnetztransformators zu bekommen.

Erste Station der Exkursion war das Umspannwerk (UW) Felsberg, eines von insgesamt 70 Umspannwerken der E.ON Mitte, über das die Verteilung der Energie in die Region erfolgt. Das UW Felsberg wird als Teil eines Verbunds mehrerer Umspannwerke, z. B. Borken und Baunatal, geführt, die sich im Störungsfall gegenseitig ersetzen und damit die Stromversorgung aufrecht erhalten können. Kai Otys, Regio-Teamleiter Borken bei der E.ON Mitte, führte durch die Anlage und erklärte die Netz- und Anlagentechnik, welche die elektrische Energie vom Hochspannungsnetz (110kV) in das Mittelspannungsnetz (20kV) der Region Felsberg übergibt.

Kai Otys (Bild rechts mitte mit roter Jacke) begann in der Außenanlage des Umspannwerks mit dem Kernstück, dem Transformator. Das Umspannwerk verfügt über zwei 40MVA-Großtransformatoren, die nach dem n-1-Prinzip redundant ausgelegt sind. Um die Energie erlebbar zu machen, wurde zu Demonstrationszwecken, in Absprache mit der zentralen Netzleitstelle der E.ON Mitte, ein Schaltvorgang für einen Transformator-Tausch durchgeführt.

Mit dem Schalten der SF6-Schalter, d. h. dem Zuschalten und Anlaufen des zweiten Transformators und dem Abschalten des ersten Geräts, wurde lautstark demonstriert, welche enorme Energie auf der Hochspannungsebene im Spiel ist. Außerdem richtete Kai Otys die Aufmerksamkeit auf eine wichtige Komponente im Störfall einer Netzleitung, die Petersen-Spule, die zur Erdschlusskompensation dient und im Falle einer Leitungsbeschädigung den Fehlerstrom reduziert, sodass die betroffene Leitung nicht sofort abgeschaltet werden muss . Im Schalthaus erklärte Kai Otys anschließend die Schaltanlage mit den Schaltrelais für Rundsteuersignale und Sammelschienen, von wo die Energie über Mittelspannungsleitungen in der Region verteilt wird.

Von dem Umspannwerk aus ging es eine Netzebene tiefer in das Niederspannungsnetz zur intelligenten regelbaren Ortsnetzstation Felsberg-Niedervorschütz, welche gemeinsam mit der Universität Kassel, dem Fraunhofer Institut für Windenergie- und Energiesystemtechnik, SMA Solar Technology und dem Transformatorhersteller J. Schneider speziell für die neuen Anforderungen an das Verteilnetz der Zukunft, das sich durch die massive Zunahme von dezentralen Erzeugungsanlagen von einem reinen Versorgungsnetz zunehmend zu einem „Entsorgungsnetz“ entwickelt, gebaut und in Betrieb genommen wurde.

Dipl.-Ing. Timm Eberwein vom Asset Management der E.ON Mitte erklärte den Zuhörern, dass bei dem hier eingebauten Transformator eine Spannungsregelung zum Einsatz kommt, die nicht nur für die Einhaltung der Spannungsgrenzen sorgt, sondern auch die Netzaufnahmekapazität für dezentrale Erzeugungsanlagen im Niederspannungsnetz mehr als verdoppelt.

Dies wird, wie die obigen drei Abbildungen aus dem Roll-Up der E.ON Mitte AG zeigen, durch eine Entkopplung der Spannungen von Mittel- und Niederspannungsnetz erreicht, welche einen höheren Spannungshub durch die Einspeisung von dezentralen Erzeugungsanlagen zulässt. So ist ein sicherer Betrieb des Verteilnetzes schon heute in Felsberg gewährleistet, auch wenn z. B. die angebundenen PV-Anlagen regelmäßig zu einer Rückspeisung in das vorgelagerte Mittelspannungsnetz führen. Die Teilnehmer konnten die Ortsnetzstation besichtigen und sich einen Überblick über die einzelnen Komponenten, wie die Regel- und Steuerelemente, die Messeinrichtungen und den regelbaren Transformator, verschaffen.

Des Weiteren stellte Kerstin Becker, Projektleiterin des Projekts "Regionale Energieversorgung 2020" bei E.ON Mitte (Bild links), das bidirektionale Energiemanagement Interface (BEMI) zur Laststeuerung vor, welches noch bis Oktober 2013 in 20 Haushalten in Niedervorschütz getestet wird. Dieses System macht es möglich, intelligent den lokalen Verbrauch und die lokale regenerative Erzeugung aufeinander abzustimmen: automatisiert werden elektrische Verbraucher (Kühlgeräte) und thermische Speicher (Nachtspeicherheizungen) ein- oder ausgeschaltet und der Kunde kann durch einen variablen Stromtarif, der sich nach der lokalen Stromsituation richtet, sein Verbrauchsverhalten zusätzlich steuern. Durch dieses System konnten in Niedervorschütz bereits Lastspitzen, die durch überschüssigen Wind- und Photovoltaikstrom entstanden sind, abgefedert werden.

Kerstin Becker
E.ON Mitte AG
Unternehmensentwicklung

Weitere Bilder der Exkursion folgen unten

(last update 26.05.2013)