10.10.2023 – In rund 500 Ortsnetzstationen des Netzbetreibers Stadtwerke Service Meerbusch Willich soll das Smart Grid Interface Modul von EMH die Voraussetzungen für das statische und dynamische Lastmanagement schaffen.
Foto: MH Energie-Messtechnik GmbH
Der rasante Ausbau erneuerbarer Energien und die zunehmende Variabilität von Verbrauchern im Bereich der Niederspannungsnetze erfordern für die Zukunft einen datengestützten Netzausbau. Die rechtliche Basis dafür bildet die seit dem 1. Januar 2023 geltende Neufassung des §14a EnWG. Die vom Gesetzgeber geforderte Flexibilisierung der Netznutzung hat zur Folge, dass Netzbetreiber bis zum Jahr 2025 das statische Lastmanagement – also die Netzplanung – und bis zum Jahr 2029 auch das dynamische Lastmanagement realisieren müssen.
Das ist auch zwingend notwendig, denn speziell Ladestationen und Wärmepumpen werden durch Ihren hohen Energieverbrauch im Vergleich zu den üblichen Kleinverbrauchern oder sporadisch genutzten größeren Verbrauchern wie Elektroherden die Netznutzung massiv beeinflussen. „Heute geht man bei der Planung für einen Haushalt einschließlich Sicherheitsreserve von 14,5kW Anschlussleistung aus“, erklärt Karsten Schröder, Geschäftsführer der EMH Energie-Messtechnik GmbH. Im Unterschied zu Herd und Staubsauger kann eine Wärmepumpe im Eigenheim 10kW und das E-Auto 11kW Leistungsaufnahme besitzen. Generell gilt, dass die über Jahrzehnte mögliche sichere Planbarkeit der Niederspannungsnetze in der Weiterentwicklung des Ausbaus nicht mehr bestehen bleibt – auch und vor allem in den Innenstädten und Stadtrandlagen von Großstädten. Die Möglichkeit der neuen Verbraucher, Energie zu speichern und gegebenenfalls ins Netz zurückzuspeisen, macht die Situation dabei nicht gerade überschaubarer.
Daten für Netzplanung, Steuerung und mehr
Einen Ausweg aus der in Zukunft auftretenden Problematik nicht vorhersehbarer Netznutzung bildet die datengestützten Netzplanung und auch andere aktuelle Herausforderungen in den Verteilnetzen lassen sich auf dieser Grundlage effizienter bewältigen. Zu nennen sind hier beispielsweise die effiziente Fehlersuche im Störfall, vorausschauende Wartungen im Asset Management oder – ganz aktuell – das Thema Power Quality, wo in Streitfällen nun die Beweislast beim Versorger liegt. Spätestens für das dynamische Lastmanagement sind Livedaten unverzichtbar.
Eine Simulationsrechnung der EMH zeigt, dass die Grenzen der Anschlussleistung unter Umständen schnell erreicht sind. (Grafik: EMH Energie-Messtechnik GmbH)
Karsten Schröder listet auf, um welche Daten es sich dabei handeln kann: „Zunächst braucht es dafür entsprechende Lastkurven der mittleren Lasten im Takt von einer bis fünf Minuten. Solche Lastkurven sind sicher aus den Smart Meter-Daten erzeugbar, die übrigen Themen erfordern allerdings digitale Echtzeitdaten, die zumindest in der Trafostation gewonnen werden müssen.“ Neben den Daten von Kurzschluss- und Richtungsanzeigern, Temperaturen und Laufzeiten brauche es zumindest auch die Einspeisung als PQ-Daten und die Abgänge als Onlinedaten. „Damit kann dann ein Lastzustand gebildet werden und eine Onlinesteuerung der Prosumer erfolgen“, ergänzt Schröder. Auch die Ausbauplanung werde unterstützt, und die Lieferqualität am Einspeisepunkt protokolliert.
EMH Energie-Messtechnik hat mit dem Smart Grid Interface Modul SGIM-01 eine technische Lösung entwickelt, mit der sich genau diese Daten erheben und digital nutzen lassen.
Smart Grid Interface Modul
Das Gerät kommt in Ortsnetzstationen und Kabelverteilern zum Einsatz, wo die erforderlichen Daten gemessen und in einen Datensammler übertragen werden. „Als sehr dienlich haben sich hierbei die Minutenmittelwerte sowie die innerhalb dieses Intervalls auftretenden Maximalwerte erwiesen“, berichtet Geschäftsführer Karsten Schröder. Die Werte werden auf allen drei Phasen ermittelt und mittels IoT-Protokoll sicher übertragen. Schröder: „Das Smart Grid Interface Modul (SGIM) hat hardware- und softwareseitig sowie hinsichtlich der Datenübermittlung alle notwendigen Funktionen, um den Netzbetreiber wirksam zu unterstützen.“ So beinhaltet es in der Hardware bis zu zwölf dreiphasige Abgangsmessungen, eine leistungsstarke CPU zur Datenvorverarbeitung und vielfältige Ankopplungsmöglichkeiten zur Datenübertragung wie etwa ein LTE- oder LTE450-Modem, einen Lichtwellenleiteranschluss oder eine Lo-RaWAN Funkschnittstelle. „Die Daten können effizient und sicher in ein Datenerfassungssystem übertragen werden, das entweder als Service genutzt wird oder on-premises installiert sein kann“, ergänzt Karsten Schröder. Daneben verfügt das SGIM über ein CAT IV Netzteil zur sicheren Stromversorgung zum Betrieb im öffentlichen Netz.
Vom Test zum Rollout
Systemübersicht Smart Grid Interface Modul (SGIM). Grafik: MH Energie-Messtechnik GmbH
Die Stadtwerke Service Meerbusch Willich GmbH bereitet als einer der ersten Netzbetreiber inzwischen den flächendeckenden Rollout des Systems vor. Das niederrheinische Unternehmen ist für die Infrastruktur in einem Versorgungsgebiet vor rund 35 Quadratkilometern mit knapp 110.000 Einwohnern zuständig. Das Netzgebiet umfasst ländliche Räume mit potenziell steigender PV-Einspeisung und städtische Regionen, in denen Elektromobilität und Wärmepumpen mittelfristig eine Rolle spielen könnten.
Gemeinsam mit EMH hat die Stadtwerke Service Meerbusch Willich das SGIM im Testbetrieb in einzelnen Stationen genutzt, um erste Erfahrungen mit der Digitalisierung zu sammeln und die reale Netznutzung sichtbar zu machen. Zunächst wurde eine Station im Rahmen eines gemeinsamen Versuchsprojekts ausgestattet, später installierte man das Gerät an zehn Stationen – verteilt auf ländlich und städtisch geprägte Netze. Nach nunmehr zwei Jahren Testzeit und mit Blick auf die Verpflichtung des Netzbetreibers, sein Netz im Falle von netzorientierter Steuerung präziser zu überwachen und zu digitalisieren (§14a des EnWG), wird nun der Rollout des SGIM bis 2028 erfolgen. „Gerade die Zukunftsfähigkeit im Sinne der Anpassung an neue Anforderungen des Systems hat uns bewogen, den Ausbau rechtzeitig zu beginnen, damit wir in 2028 eine sichere und einsatzerprobte Lösung haben“, sagt Dr. Daniel Wolter, Technischer Leiter der Stadtwerke Service Meerbusch Willich.
Die Entscheidung zum Einsatz fiel dabei vor allem in Hinblick auf die einfache Installation und die Vollständigkeit des Systems bis zur zentralen Datenerfassung bei gleichzeitiger Offenheit der Schnittstellen und Zukunftsfähigkeit durch Update- und Upgrade-Möglichkeiten in Hard- und Software. Einem Einsatz zur Online- oder Livedatenerfassung (nahe Echtzeit) steht beim SGIM-System nämlich nichts entgegen, die geforderte dynamische Netzsteuerung aufgrund dieser Livedaten kann also in den nächsten Jahren ebenfalls realisiert werden. Die Stadtwerke Service Meerbusch Willich wird den Einbau mit eigenem Personal vornehmen, allein in diesem Jahr sollen 90 bis 100 Stationen ausgestattet werden. Bis 2028 sollen aus allen 500 Stationen digitale Echtzeitdaten bezogen werden. (pq)