e-home Energieprojekt 2020

Im Verbundforschungsprojekt „e-home Energieprojekt“ der E.ON Avacon AG in Kooperation mit dem Energie-Forschungszentrum Niedersachsen (EFZN) werden die zukünftigen Anforderungen an die Niederspannungsverteilnetze untersucht. Für diese Untersuchungen wurden insgesamt 32 Haushalte bei der Anschaffung von Photovoltaikanlagen, Elektrofahrzeugen und Klimageräten durch die E.ON Avacon AG unterstützt, sodass zwei reale Niederspannungsversuchsnetze zur Verfügung stehen. Des Weiteren wurden die Transformatoren in den Ortsnetzstationen durch regelbare Ortsnetztransformatoren ersetzt, welche unterbrechungsfrei die Spannungsregelung in diesen Niederspannungsnetzen übernehmen. Die dezentrale Spannungsregelung im Niederspannungsverteilnetz gewinnt bei zunehmender dezentraler Einspeisung und auch hinzukommender zusätzlicher Lasten, wie zum Beispiel Elektroautos oder Klimageräten, immer mehr an Bedeutung, um das nach DIN-EN 50160 zulässige Spannungstoleranzband ohne weitere konventionelle Netzausbaumaßnahmen einhalten zu können.

Das Institut für Elektrische Energietechnik beschäftigt sich mit der Komponente „regelbarer Ortsnetztransformator (rONT)“. In diesem Rahmen werden unter anderem dynamische Netzsimulationen mit der Netzberechnungssoftware DIgSILENT Power Factory durchgeführt, um verschiedene Regelalgorithmen beim Monosensorbetrieb (Spannungsistwerterfassung an der Niederspannungsverteilung) und Multisensorbetrieb (Spannungsistwerterfassung an verschiedenen Netzknoten) untersuchen zu können.

Abbildung 1 zeigt das Testnetz, an welchem die unterschiedlichen Regelalgorithmen untersucht und miteinander vergleichen werden. Die Wirkung des regelbaren Ortsnetztransformators wird in den folgenden Abbildungen ersichtlich. In Abbildung 2 und Abbildung 3 sind die simulierten Verläufe der Mittelspannung, der Niederspannungsverteilung (USS1) und des Niederspannungsknotenpunktes (USS2), sowie die Position des Transformatorenlaststufenschalters dargestellt. Die schwarzen Linien kennzeichnen das eingestellte Reglertotband (mit 60% der Transformatorenstufenspannung angenommen) und die roten Linien das nach DIN-EN 50160 zulässige Spannungstoleranzband von ±10% der Nennspannung.

Die zweite Abbildung stellt die Ergebnisse bei deaktiviertem Regler dar. Ersichtlich ist, dass die Spannung an der Niederspannungsverteilung aufgrund der hohen Mittelspannung nah an die Grenze gerät und am Niederspannungsknotenpunkt sogar kurzzeitige Spannungsbandverletzungen eintreten.

Die dritte Abbildung beinhaltet Simulationsergebnisse mit aktiviertem Reglermodell und es zeigt sich, dass die Spannung an der Niederspannungsverteilung in das Reglertotband geregelt wird und folglich treten in diesem Szenario am Netzausläufer ebenfalls keine Spannungsbandverletzungen auf.

Im weiteren Projektverlauf werden weitere simulative Untersuchungen an den e-home Netzen durchgeführt und die Wechselwirkungen weiterer im Netz vorhandener Spannungsregler (z.B. Photovoltaikwechselrichter mit cosϕ(P)-Kennlinie) und die eventuellen Netzrückwirkungen bei rONT-Einsatz genauer betrachtet.

E.ON Avacon AG, Helmstedt

Institut für Hochspannungstechnik und Elektrische Energieanlagen, TU Braunschweig

Institut für Energieversorgung und Hochspannungstechnik, Leibniz-Universität Hannover

Institut für Elektrische Energietechnik, TU Clausthal

Interdisziplinäres Zentrum für Nachhaltige Entwicklung, Georg-August Universität Göttingen

Wirtschaftswissenschaftliche Fakultät, Lehrstuhl für Produktion und Logistik, Georg-August-Universität Göttingen

Institut für deutsches und internationales Berg- und Energierecht, TU Clausthal

Technische Universität Clausthal
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