Bild 1 zum Thema Prüfbedarf für Schutzkonzepte / Technischer Arbeiter während einer Schutzprüfung

Bild 1. Das Prüfgerät CMC 310 deckt alle erforderlichen Schutzprüfungen ab (Bild: Omicron)

Der rasante Ausbau der erneuerbaren Energien ging in Deutschland auch im Jahr 2019 weiter. Obwohl der Anstieg etwas geringer war als in den Vorjahren, erhöhte sich der Anteil der erneuerbaren Energien am Strommix (Bruttostromverbrauch) im Durchschnitt auf knapp 43 %. Besonders deutlich wird diese Entwicklung bei der Betrachtung über einen längeren Zeitraum. Von 1990 bis Ende 2010 ist der Anteil um 13,6 Prozentpunkte auf 17.% gestiegen. In den folgenden neun Jahren, also knapp der Hälfte dieses Zeitraums, hat sich der Anteil mehr als verdoppelt (+26 Prozentpunkte). Ausschlaggebend für diesen Zuwachs waren vor allem neu errichtete Windenergieanlagen, sowohl an Land als auch auf See, sowie das hohe Windaufkommen. Nur einen geringen Teil steuerte im gleichen Zeitraum die Zunahme von Photovoltaik- und Biomasseanlagen bei.

Herausforderung für die Energienetze

Die Entwicklung hin zu dezentralen Energiesystemen wirkt sich nicht nur auf die Zusammensetzung des Strommixes aus, sondern hat vor allem einen erheblichen Einfluss auf die Stromnetze. Die bestehende Anschluss- und Abnahmepflicht nach dem Erneuerbare-Energien- Gesetz (EEG) fordert von den Energieversorgern und Netzbetreibern nicht nur eine entsprechende Infrastruktur vorzuhalten, die den Anschluss dieser Anlagen ermöglicht, sondern auch den gesamten erzeugten Strom abzunehmen. Dabei ist es laut EEG unerheblich, ob ein Bedarf bei den EVU besteht oder nicht.

Als Ergebnis wird die Energieerzeugung immer dargebotsabhängiger, sprich vom Wetter beeinflusst. Zu den Lastschwankungen auf der Verbraucherseite treten also Schwankungen auf der Erzeugerseite hinzu, die in den kommenden Jahren weiter zunehmen werden. Energieversorger müssen mit beiden Situationen umgehen können, um eine zuverlässige Versorgung mit elektrischer Energie und die Systemsicherheit gewährleisten zu können. Einerseits ist es notwendig, die benötigte Leistung unabhängig von der dargebotsabhängigen Einspeisung jederzeit zur Verfügung zu stellen. Andererseits muss der Transport und die Verteilung des Stroms von den Einspeisungen zu den Lasten bei allen Konstellationen technisch möglich sein.

Intelligente Schutzkonzepte zur Unterstützung der Netzstabilität

Vor dem Hintergrund der genannten Rahmenbedingungen ist der Erhalt der Netzstabilität für die Netzbetreiber eine komplexe Aufgabe. Die Energienetze wurden im 20. Jahrhundert für die Übertragung und Verteilung der Energie in eine Richtung geplant und errichtet. Die unterschiedlichen Einspeiseverhältnisse und die daraus resultierenden Lastflüsse stellen heute zusätzliche Herausforderungen an das Netz, den Netzbetrieb und den selektiven Netzschutz.

Entsprechend den Netzanforderungen hat sich deshalb auch die Schutztechnik weiterentwickelt. Der Schutz der Erzeugungsanlage (EZA) schützt die Anlage bei inneren und äußeren Fehlern. Er ist gleichzeitig so auszulegen, dass Anforderungen an die EZA, die aus der Systemsicherheit resultieren, nicht unterlaufen werden. Ein Beispiel für eine solche Anforderung ist das Verhalten bei kurzzeitiger Unterspannung (Under Voltage Ride Through – UVRT).

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