Fallback-Leistung beim Wechselrichter

AKTUELL 3. Juni 2020

Der Ständerat hat in der Sommersession als zweiter Rat die Motion 19.3755 angenommen (siehe Amtliches Bulletin).

Somit kann damit gerechnet werden, dass 2021-2022 die Solarbranche aktiv davon betroffen sein wird.

AKTUELL 3. Juni 2020

Der Ständerat hat in der Sommersession 2020 als zweiter Rat die Motion 19.3755 angenommen (siehe Amtliches Bulletin).

Somit kann damit gerechnet werden, dass 2021-2022 die Solarbranche aktiv davon betroffen sein wird.

Die steigende Verbreitung von Photovoltaik in der Schweiz könnte in Zukunft das bestehende Stromnetz gefährden oder überlasten, sofern keine richtige Netzintegration angewendet wird. Auch wenn wir davon noch weit entfernt sind, haben wir idealerweise in naher Zukunft ein Konzept bereit, welches effizient und kostengünstig diese Szenarien verhindert. Deutschland besitzt seit 2012 das sogenannte Einspeisemanagement, welches diese Ziele verfolgt. Das deutsche Einspeisemanagement ist aber teuer und birgt viel Konfliktpotenzial in dessen Anwendung. Hauptsächlich ist es eine Symptombekämpfung. Wünschenswert ist eine Ursachenbehebung - ein neuer Ansatz, welcher die negativen Aspekte von bestehenden Regelungen eliminiert, zum minimalen Preis umsetzbar ist und an Effektivität nichts einbüssen muss.

Lies das Abstract und das Fazit online, oder lade die technische Konzeptbeschreibung herunter und erfahre, wie dies möglich ist.

Technische Konzeptbeschreibung

Wechselrichter Fallback-Leistung

(Aktuelle Version: V2019-09-20)

Abstract

In der Schweiz wird die Bereitstellung von Netzkapazitäten und die Gewährleistung der Netzsicherheit bei steigendem Ausbau der neuen Erneuerbaren sowohl in der Strombranche wie auch in der Politik immer häufiger diskutiert. Derweil wurde im Schweizer Parlament eine Motion eingereicht, welche verlangt, dass mit einem Einspeisemanagement geregelt wird, dass die Verteilnetzbetreiber (VNB) die Photovoltaikanlagen bei Bedarf drosseln können. Verständlicherweise kommt das seit Jahren existierende Einspeisemanagement von Deutschland in die engere Auswahl und die ausgesprochenen Umsetzungswünsche basieren darauf. Dieses existierende Modell schöpft aber die heutigen Erkenntnisse und Möglichkeiten nicht vollends aus und ist mit diversen Nachteilen behaftet.

Wünschenswert ist ein Konzept, welches ohne teure Kommunikationsanbindung auskommt, mit Ausnahme an wenigen kritischen Stellen. Der Netzbetreiber behält aber stets die Kontrolle über die benötigten Netzkapazitäten mit geringer zeitlicher Verzögerung. Im Idealfall regelt jede PV Anlage selbständig die Netzanschlussleistung zur Entlastung des Stromnetzes. Dabei spielt es keine Rolle, ob die PV Anlage zum Eigenverbrauch verwendet wird oder sogar einen Speicher beinhaltet. Verstösse gegen abgemachte maximale Einspeiseleistungen werden detektiert und können behandelt werden. Im Problemfall einer dezentralen und autonomen Steuerung wechselt die PV Anlage automatisch in einen sicheren Modus, damit die Leitungssicherheit zu keiner Zeit gefährdet wird. Natürlich könnten auch bisher existierende PV Anlagen kostengünstig nachgerüstet werden, um das Konzept zu erfüllen. Als positiven Nebeneffekt werden grosse Leistungssprünge bei wechselhaftem Wetter stark abgeschwächt und die Leitungssicherheit ist bis auf Sammelleitungen in Quartieren gegeben. Zudem wird das Gesamtsystem bereits auf eine mögliche Verrechnung von Leistungsmaxima an jedem Netzanschluss vorbereitet.

Ein solches Konzept wird hier vorgestellt, welches jedoch die neue Funktionalität «Fallback-Leistung» der Wechselrichter erfordert. Diese Funktionalität existiert in umgekehrter Wirkungsweise bereits in den Wechselrichtern und wird daher sehr einfach zu implementieren sein. Es braucht eine aktive Freigabe für höhere Produktionsleistungen. Idealerweise wird eine solche Funktionalität zur Norm.

Fazit

Das Konzept der «dynamischen Leistungsbegrenzung» in Kombination mit der Wechselrichter «Fallback-Leistung» maximiert die Solarstromproduktion in Bezug auf die benötigte Infrastruktur. Der PV Betreiber wird sensibilisiert und in die Pflicht genommen, sorgsam mit der bestehenden Infrastruktur umzugehen – dies mit minimalsten Kosten in Form von Mindererträgen. Deutlich gewichtiger ist, dass dadurch der Technologie Photovoltaik, den Anlagebetreibern und der Solarbranche nicht mehr vorgeworfen werden kann, dass der Ausbau der dezentralen PV einen teuren Netzausbau bedingt. Dies rechtfertigt allenfalls eine Diskussion über den Wert und die Höhe des Rückliefertarifs von dezentral eingespeisten Solarstrom, weil einer der häufigsten Kritikpunkte verschwindet.

Die Netzbetreiber auf der anderen Seite müssen keine Investitionen tätigen und erhalten trotzdem ein hocheffizientes Netzoptimierungssystem, ausgelagert an die unzähligen Kraftwerksbetreiber. Trotzdem wird an Kontrolle über die Netzkapazität nichts eingebüsst. Bis auf die äussersten Verteilnetzleitungen kann der Verteilnetzbetreiber die Leitungssicherheit planen, überwachen und gewährleisten. Dies ist so im deutschen Einspeisemanagement nicht möglich.

Verteilnetzbetreiber planen die verfügbaren Netzkapazitäten statisch im Voraus ein, überwachen die IST-Situation mit geringer zeitlicher Verzögerung und die jeweiligen Netzanschlüsse werden in Echtzeit autonom von den Anlagen selbst gesteuert und optimiert.

Dieses Konzept ist realisierbar mit lediglich einer neuen Funktion in der Wechselrichter Firmware. Alles andere ist bereits vorhanden und beinahe zum Nullpreis umsetzbar. Diese Ursachenbekämpfung ist einer Symptombehandlung vorzuziehen.

Zeitnahe Umsetzung unterstützen

Damit die Wechselrichterhersteller die Notwendigkeit und die Forderung aus der Branche erkennen und möglichst schnell diese Funktionalität umsetzen, braucht es das Bekenntnis aus Solarbranche, Netzbranche, Forschung und Politik für eine solche Lösung. Mit einer breiten Unterstützung erhöht sich die Wahrscheinlichkeit, dass diese Funktionalität in die Normen aufgenommen wird.