05.06.2024 – Der Aus- und Umbau der Stromnetze erfordert standardisierte Prozesse über den gesamten Lebenszyklus der Betriebsmittel. Die ECAD-Tools von Anbieter Eplan gehören bei industriellen Anwendern zum Standard – auch Netzbetreiber könnten profitieren.
Foto: Martin Gold / www.martingold.at
Um die geplante Leistung von Erneuerbaren Energien ans Netz und zu einer steigenden Zahl elektrischer Verbraucher zu bringen, muss die deutsche Strominfrastruktur massiv erweitert werden. Ganz konkret also gilt es, Hunderte von Umspannwerken und Tausende von Ortsnetzstationen neu zu bauen beziehungsweise zu ertüchtigen. „Es ist mehr als fraglich, dass dies mit den bisher praktizierten Konstruktions- und Produktionsmethoden zu realisieren ist“, gibt Jan Oliver Kammesheidt aus dem Vertical Market Management bei Eplan zu bedenken. Er empfiehlt einen Blick auf die Industrie, wo Electrical Engineering-Lösungen seines Unternehmens seit Jahrzehnten eine feste Größe sind. Die Prozesse dort basieren auf Effizienz, Standardisierung und Automatisierung: „Der Maschinen-, Anlagen- und Schaltschrankbau plant zumeist mit standardisierten Baureihen, die jedoch auftragsbezogen angepasst werden können“, berichtet Kammesheidt.
Konfigurieren statt konstruieren
Erich Grill, Netz Burgenland, arbeitet bereits seit vielen Jahren mit Eplan Electric P8. (Foto: Martin Gold / www.martingold.at)
Die Standardisierung des Elektro-Engineerings beginnt hier schon in der Konstruktion oder Projektierung. „Entweder die Konstrukteure nutzen ein Vorlageprojekt, das sie für jedes auftragsbezogene Projekt modifizieren. Oder sie arbeiten mit einem Schaltplankonfigurator wie Eplan eBuild, bei dem sie nur Funktionen, Kenndaten, Varianten und Optionen anklicken. Schaltpläne, Stücklisten und weitere Dokumente entstehen dann automatisiert – einschließlich Qualitätsprüfung“, erläutert Kammesheidt. Aus seiner Sicht ist auch für die Betreiber von Stromnetzen oder dezentralen Energiesystemen, wie Ladeinfrastruktur in Kombination mit Energiespeichern und Photovoltaik, der Einsatz eines geeigneten ECAD- Systems absolut empfehlenswert. „Damit können sie schon in der Vorplanung und Spezifikation den Grundstein für Datendurchgängigkeit im gesamten Bau- und Herstellungsprozess legen“, so der Experte bei Eplan.
Vom Entwurf bis zum Betrieb
Sowohl der Lieferant als auch dessen Zulieferer der Schutz- und Steuerungstechnikmodule können nahtlos mit der Dokumentation weiterarbeiten und ihr Detail-Engineering zum bestehenden Projekt hinzufügen. Das sei problemlos möglich, so Jan Oliver Kammesheidt: „Viele Zulieferer haben das standardisierte und automatisierte Elektro-Engineering mit Eplan bereits im Einsatz und kennen die Lösung aus Industrieprojekten.“ Die Auslieferung von Schaltanlagen und Transformatoren inklusive Dokumentation in Eplan gehöre ebenfalls zum Standardrepertoire vieler Hersteller. So schließt sich am Ende der Kreis zur Datendurchgängigkeit in der Dokumentation für den späteren Betrieb der Anlagen.
Gemeinsame Plattform
Das Engineering von Schaltschränken und -tafeln steht mit den Tools von Eplan standardisiert und automatisiert zur Verfügung. (Foto: Martin Gold / www.martingold.at)
Der zentrale Vorteil dieser Konstruktionsweise besteht darin, dass alle am Projekt Beteiligten stets denselben Datenstand haben – im Ergebnis des Prozesses steht der viel zitierte Digitale Zwilling des Betriebsmittels mit den bekannten Mehrwerten über den gesamten Lebenszyklus des Umspannwerks oder der Station. So können Betreiber per Viewing-Funktion schon in der Bauphase den aktuellen Stand einsehen, Zulieferer oder Entwickler, die an verschiedenen Standorten arbeiten, haben jederzeit Zugriff auf alle benötigten Informationen. Das beschleunigt die Planung und vermeidet Fehler, die entstehen, wenn die Beteiligten mit verschiedenen Versionen eines Projektes arbeiten. Im späteren Betrieb erleichtert die vollständige digitale Abbildung des Betriebsmittels fällige Wartungsprozesse und Serviceeinsätze erheblich und kann überdies für Schulungszwecke genutzt werden. „Da die Daten nicht nur als zweidimensionale Schaltpläne, sondern auch als realitätsgetreue 3D-Visualisierung und per App auch im Feld verfügbar sind, lassen sich sämtliche Prozesse, die mit den Betriebsmitteln zusammenhängen, sehr viel effizienter gestalten“, fasst Jan Oliver Kammesheidt zusammen.
Nicht nur für Niederspannung
Im Maschinenbau wird die Eplan Plattform fast ausschließlich für die Planung und Ausführung der Elektroanlagen im Niederspannungsbereich benötigt. „Der Software ist es – plakativ ausgedrückt – egal, welche Spannungsebene sie abbildet“, sagt Kammesheidt. Mit Eplan könnten Umspannwerke einschließlich der Mittel- und Hochspannungsebene geplant werden und es gibt namhafte Schaltschrankplaner, die eben diese Funktion seit vielen Jahren nutzen.
3D-Ansicht einer Trafostation in Eplan, die als Industrieprojekt bereitgestellt wird. Die Eplan Plattform 2024 unterstützt die elektrotechnische Projektierung wie im Energiesektor gefordert – inklusive digitalem Zwilling in 3D. (Foto: EPLAN GmbH & Co.KG)
Netz Burgenland
Den Beleg für den erfolgreichen Einsatz der Lösung für höhere Spannungsebenen liefert die Netz Burgenland GmbH bereits seit 15 Jahren. Sie betreibt das 110-kV-Verteilnetz, 20-kV-Mittelspannungsnetze sowie die Niederspannungsebene in Österreichs östlichstem Bundesland. Gleiches gilt für das „grüne“ Stromnetz des Schwesterunternehmens Burgenland Green Energy GmbH, über das der Strom aus Wind- und PV-Anlagen fließt. „Insgesamt betreuen wir ein viele tausend Kilometer umfassendes Stromnetz“, berichtet Ing. Manfred Herowitsch, Leiter Netztechnik Strom. Große Windparks im Norden des Bundeslandes, aber auch vermehrt PV-Kraftwerke liefern schon seit etwa zehn Jahren wesentlich mehr Strom als das Burgenland selbst verbraucht – derzeit beläuft sich die installierte Leistung auf etwa 1.600 MW. „Das ist das Vier- bis Fünffache des burgenländischen Verbrauchs“, so Herowitsch. Um die dezentral erzeugte Energie in das Verteilnetz einzuspeisen und zu transportieren, betreibt Netz Burgenland 21 Umspannwerke.
Bestens vernetzt
Für Planung, Betrieb und Adaptierungen dieser Umspannwerke setzt Netz Burgenland seit 2009 auf die Software Eplan Electric P8, welche die zuvor eingesetzten Einzellösungen ersetzt und damit für Einheitlichkeit und Standardisierung bei Schaltplänen sorgt.
Manfred Herowitsch: „Das Engineering und die Errichtung eines Umspannwerkes übernehmen externe Unternehmen nach unseren Vorgaben. In Betrieb setzen wir die Anlage anschließend selbst, ebenso liegt die gesamte Projektleitung in unseren Händen.“ Schon in der Engineeringphase für die Errichtung eines neuen Umspannwerkes gibt es regen Austausch zwischen den Lieferfirmen und Netz Burgenland. Dafür bietet Eplan die besten Voraussetzungen, da alle Beteiligten stets am selben Stand, ja am selben Dokument arbeiten können. „Anmerkungen von uns an die Lieferfirmen arbeiten wir direkt in Eplan ein, so bleibt die Planung für alle klar und übersichtlich“, ergänzt Herowitsch. Am Ende des Engineerings steht eine umfassende Elektro-Dokumentation. Diese bildet gleichzeitig die Basis für Wartungs- und Instandhaltungsmaßnahmen sowie für erforderliche Umbauten oder Erweiterungen, die von den Experten der Netz Burgenland GmbH selbst in Eplan Electric P8 geplant werden.
Anwenderspezifische Lösungen
„Für uns ist es wichtig, ein zukunftsträchtiges Softwaretool einzusetzen, das uns langfristig Sicherheit gibt sowie laufend verbessert und weiterentwickelt wird. Daher führte kein Weg an Eplan vorbei“, zeigt sich Manfred Herowitsch überzeugt. „Obwohl wir das Engineering für neue Umspannwerke gar nicht selbst erledigen und lediglich Umbauten oder Erweiterungen bestehender Anlagen hier planen, rentiert es sich, Eplan Electric P8 zu nutzen. Die weite Verbreitung bei unseren Zulieferern, die einfache und übersichtliche Bedienung, die hervorragende Dokumentation und die Zukunftssicherheit dieser technologisch ausgereiften Software haben unsere Entscheidung, auf Eplan umzusteigen, nachhaltig bestätigt.“
Musterprojekt einer Trafostation
Daniel Olram, Netz Burgenland: „Die klare und übersichtliche Dokumentation unterstützt sämtliche Instandhaltungsarbeiten.“ (Foto: Martin Gold / www.martingold.at)
Ungeachtet positiver Referenzen und theoretischer Fachinformationen: „Nichts ist überzeugender als die Praxis“, weiß auch Jan Oliver Kammesheidt. Daher hat Eplan schon auf der SPS im November 2023 ein Beispielprojekt für die Energiewirtschaft vorgestellt. Gemeinsam mit Kunden wurde auf Basis der Eplan Plattform eine Trafostation mit Mittel- und Niederspannungssystem entwickelt, die in der Eplan Cloud für Kunden zur Verfügung steht. Hier lässt sich das Arbeiten mit der Software praktisch erproben.
Konkret lassen sich über dieses Standard-Industrieprojekt Verteilerstationen, Einspeisestationen oder gemischte Anlagen planen. Die benötigte Betriebsmittelliste entsteht im Planungsprozess. „Dabei werden auch die klassischen Funktionen der Software Eplan wie Single-Line und Multi-Line (ein- und mehrpolige Darstellung), das 3D-Design im Bereich Montagelayout sowie auch Auswertungen wie etwa Klemmenpläne berücksichtigt“, erläutert der Eplan-Experte. Gleiches gilt für die USV (Unterbrechungsfreie Stromversorgung) und die Einspeisung von Strom aus PV-Anlagen.
Auch die anschließende Fertigung wird abgedeckt, denn die Daten lassen sich 1:1 in die Produktion übernehmen. Auf Basis des Moduls „Copper“ aus Eplan Pro Panel lassen sich beispielsweise Kupferschienen, die im Bereich Mittel- und Niederspannung vielfach zum Einsatz kommen, komfortabel planen und direkt an die Fertigung übergeben. Hinzu kommt: Zentrale Komponenten wie Schaltschränke, Montageplatten, NH-Verteiler und die Stromverteilungskomponenten aus dem Rittal Portfolio sind bereits im Plan verbaut beziehungsweise vorgesehen. (pq)