Funktionen und Fähigkeiten von PV-Wechselrichtern als Teil des Smart Grids

Die Aufgaben von PV-Wechselrichtern – Normen und Anforderungen haben sich bereits verändert und ändern sich weiter.

Die Aufgaben von PV-Wechselrichtern - Normen und Anforderungen haben sich bereits verändert und ändern sich weiter.

Dr.-Ing. Martin Heidl
Mit wachsender Zahl an dezentralen Stromerzeugern wächst auch die Notwendigkeit eines intelligenten Stromnetzes.
Im Smart Grid der Zukunft sind die an der Energieversorgung Beteiligten nicht nur über das Stromnetz, sondern auch über ein Kommunikationsnetz verbunden.
Dabei kommunizieren beispielsweise Erzeuger, Verbraucher, Speicher, Netzbetreiber und Handel (Abb.3).
Zweck eines solchen Smart Grids ist die stabile und optimale Stromversorgung in einem sich verändernden System, wobei es vor allem um die folgenden Aspekte geht:


Einbindung von Erneuerbaren:
Smart Grids ermöglichen die Integration einer rasant wachsenden Anzahl an dezentralen Energieerzeugern in das Verteilnetz.
Dynamische Steuerung:
Smart Grids sind besser regelbar. Mit ihnen sind Mechanismen zur Netzstabilisierung und zur Erhöhung der Versorgungssicherheit möglich.
Netzsynergien:
Smart Grids sorgen durch Optimierung des lokalen Netzmanagements und der lokalen Energiebilanz beim Kunden für eine effizientere Energienutzung.
Kostenoptimierung: Langfristig minimieren Smart Grids die Kosten für die Umwandlung des Energiesystems und halten die Stromkosten niedrig.

Smart Grids erfordern viele intelligente (“smarte”) Geräte und deren Koordinierung. In diesem Zusammenhang spielt die Energieerzeugung und dabei, aufgrund ihres hohen Anteils, insbesondere die Photovoltaik eine wichtige Rolle. PV-Wechselrichter können vollständig in ein Smart Grid integriert werden. Derzeit zählen sie zu den intelligentesten Geräten innerhalb des Smart Grids. Dafür gibt es drei Hauptgründe:

  • Advanced Grid Features
  • Kommunikation
  • Zukunftssicherheit

Advanced Grid Features:
Wechselrichter können aufgrund ihrer schnellen und flexiblen internen Regelmechanismen zahlreiche Funktionen zu einem stabilen Netzbetrieb beisteuern. Diese Funktionen können Netzprobleme vermeiden und verhindern somit Strom- und in der Folge auch Ertragsausfälle. Sie ermöglichen den Anschluss von weit mehr PV-Anlagen ohne Ausbau des Stromnetzes, als dies ohne sie der Fall wäre.

Unter dem Begriff  “Advanced Grid Features” werden verschiedene Funktionen und Merkmale zusammengefasst. Einige davon sind in manchen Ländern bereits vorgeschrieben, andere sind implementiert, aber noch nicht aktiviert. Sie können so nach Bedarf zugeschaltet und konfiguriert werden.

Als Beispiel soll hier der Bedarf nach Spannungsregelung stehen: Eine der größten technischen Herausforderungen bei der Netzintegration stellt derzeit das Niederspannungsnetz mit seinen Spannungsgrenzen dar. Die Spannung im Niederspannungsnetz ist an jedem Punkt im Stromnetz und zudem in jeder Phase unterschiedlich. PV-Wechselrichter können keine gefährlichen Überspannungen verursachen, da der NA-Schutz (Netz- und Anlagenschutz) den Wechselrichter trennt, sobald eine bestimmte Grenze erreicht ist (beispielsweise 110 % der Nennspannung). Die Trennung bedeutet jedoch […]

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