06. Juli 2011

50,2 Hz-Problematik: mehr als 100.000 PV-Anlagen müssen nachgerüstet werden

Quelle: dpa

Kurz vor dem Abschluss steht die Studie "Auswirkungen eines hohen Anteils dezentraler Einspeiser auf die Netzstabilität bei Überfrequenz & Entwicklung von Lösungsvorschlägen zu deren Überwindung" (kurz: Studie zur 50,2 Hertz-Problematik). Sie wird im Auftrag der vier deutschen Stromübertragungsnetzbetreiber, des Bundesverbandes Solarwirtschaft (BSW) und des Forums Netztechnik/Netzbetrieb (FNN) im VDE von dem Energieberatungsunternehmen ECOFYS und dem Institut für Feuerungs- und Kraftwerkstechnik (IFK) der Universität Stuttgart durchgeführt. Schon jetzt ist abzusehen, dass mehr als 100.000 Photovoltaikanlagen mit Anschluss am Niederspannungsnetz von einer Nachrüstung betroffen sein könnten.

Ende 2010 waren in Deutschland netzgekoppelte Photovoltaikanlagen mit einer Nennleistung von zusammen knapp 18.000 Megawatt (MW) installiert. Davon entfallen rund 80 Prozent auf die Niederspannungsebene. Bis zur Einführung einer neuen Übergangsregelung durch den Verband der Elektrotechnik Elektronik Informationstechnik (VDE) im April 2011 (BDEW direkt 5/2011) mussten sich Erzeugungsanlagen am Niederspannungsnetz bei einer Frequenz von 50,2 Hertz (Hz) abschalten. Diese Festlegung wurde im Jahr 2005 getroffen, als die Solarstromerzeugung noch einen vernachlässigbaren Einfluss auf das elektrische System hatte. Durch den rasanten Zubau von Photovoltaikanlagen sind diese inzwischen zu einer systemrelevanten Größe geworden, bei der das oben beschriebene Verhalten zu einer Gefährdung des gesamten Stromversorgungssystems führen kann (siehe auch BDEW direkt 3/2011).

Sollte die Netzfrequenz ausgehend von den im Normalbetrieb herrschenden 50,0 Hz durch ein ungewolltes Überangebot an Strom im Netz einen Wert von 50,2 Hz überschreiten, würde sich der Großteil der installierten Photovoltaikanlagen schlagartig vom Netz trennen. Stabilisiert sich die Netzfrequenz wieder und sind die Parameter für die Wiederzuschaltung von Energieerzeugungsanlagen wieder gegeben, schalten sich sämtliche PV-Anlagen annähernd zeitgleich wieder zu - in der Regel aufgrund der geltenden Richtlinie nach 30 Sekunden. Dadurch kann es zu einem erneuten Anstieg der Netzfrequenz auf über 50,2 Hz kommen und damit zu einer erneuten Abschaltung der Erzeugungsanlagen ("Jo-Jo-Effekt").

Der Auslöser eines solchen Überangebots kann auch eine Störung im Verbundnetz sein, wie beispielsweise die europaweite Verbundnetzstörung im Jahr 2006 oder der Blackout in Italien im Jahr 2003. Durch eine Störung (Blackout) fehlen schlagartig zahlreiche Abnahmequellen, wodurch ein Überangebot an Energie herrscht. Das europäische Verbundnetz ist für die Beherrschung eines schlagartigen Ausfalls von bis zu 3.000 MW Erzeugungsleistung ausgelegt. Dieser Wert wird an sonnigen Tagen durch die einspeisenden Photovoltaikanlagen in Deutschland um ein Mehrfaches überschritten. An solch einem Tag könnten die oben beschriebenen Effekte zu großflächigen Versorgungsausfällen führen.

Die Studie zur 50,2 Hz-Problematik, welche voraussichtlich Anfang Juli fertiggestellt werden soll, wird Aufschluss darüber geben, in welchem Umfang eine technische Nachrüstung von Photovoltaikbestandsanlagen notwendig ist, damit es nicht zu möglichen großflächigen Versorgungsausfällen kommt. Bei neuen Anlagen haben die Hersteller durch modifizierte Wechselrichter bereits für Abhilfe gesorgt. So erfolgt bei Überfrequenz eine Abschaltung der PV-Anlagen aufgrund fest eingestellter Werte zwischen 50,3 Hz und 51,5 Hz in 0,1-Hz-Schritten (Gleichverteilung) bzw. aufgrund der Kennlinie "Frequenzabhängige Wirkleistungsreduktion" gemäß der BDEW-Richtlinie "Erzeugungsanlagen am Mittelspannungsnetz", Kapitel 2.5.3 und Bild 2.5.3-1 (siehe BDEW direkt 5/2011).

Die Zwischenergebnisse der noch laufenden Studie zeigen allerdings schon jetzt, dass mehr als 100.000 Photovoltaikbestandsanlagen im deutschen Niederspannungsnetz von einem technischen Nachrüstungsbedarf betroffen sein könnten. Die Gutachter ermitteln derzeit noch die genauen technischen Anforderungen und die Optimierungspotenziale, um Aufwand und Kosten einer Nachrüstung möglichst gering zu halten.

Die zu entwickelnden Maßnahmen sind eine Voraussetzung für den weiterhin sicheren Betrieb des europäischen Verbundsystems. Sie sind außerdem notwendig, um das Elektrizitätssystem mit Blick auf die von der Bundesregierung formulierten Ziele für den Ausbau der erneuerbaren Energien umzubauen.

Die deutschen Übertragungsnetzbetreiber haben im Rahmen ihrer europäischen Verpflichtungen die Thematik auch auf europäischer Ebene beim Verband der europäischen Übertragungsnetzbetreiber ENTSO-E adressiert. Dort wird das Problem ebenfalls als Angelegenheit oberster Priorität betrachtet und eine baldige, nachhaltige Lösung erwartet.

Alle Beteiligten an der Gemeinschaftsinitiative verfolgen das gemeinsame Ziel, den resultierenden Aufwand bzw. die Kosten für Anlagenbetreiber, Netzbetreiber und Stromkunden so gering wie möglich zu halten und eine rechtssichere Lösung für das 50,2 Hz-Problem zu finden.

Weitere Informationen

Stefan Manske
Geschäftsbereich Energienetze und Regulierung
Telefon 0 30 / 300 199-1113
E-Mail stefan.manske@bdew.de

Nach dem Login (oben rechts) finden Mitglieder weitere Informationen und Serviceleistungen.