Ende der Übergangsfrist für VDE AR-N 4105:2018-11

Erweiterte Anforderungen

Seit dem verbindlichen Inkrafttreten der aktualisierten Anwendungsregel VDE-AR-N 4105:2018-11 am 27. April 2019 gilt es für das Elektrohandwerk eine ganze Reihe neuer Regeln beim Anschluss von Erzeugeranlagen im Niederspannungsnetz zu beachten. Wichtige Änderungen und Neuerungen betreffen die erstmals geforderte dynamische Netzunterstützung, den Netz- und Anlagenschutz sowie die Kuppelschalter.

24V DC Spannungsversorgung HTG911H (Bild: Hager Vertriebsgesellschaft mbH & Co. KG)

Die Anwendungsregel VDE-AR-N 4105:2018-11 legt die technischen Anforderungen für Erzeugungsanlagen und Energiespeicher fest, die über die Vorgaben der VDE-AR-N 4100, Technische Regeln für den Anschluss von Kundenanlagen an das Niederspannungsnetz und deren Betrieb, hinausgehen. Die VDE-AR-N 4105 gilt für Photovoltaikanlagen, KWK-Erzeugungsanlagen, Wind- und Wasserkrafterzeugungseinheiten, Stirlinggeneratoren, Brennstoffzellen, direkt mit dem Netz gekoppelte Asynchrongeneratoren sowie Energiespeicher mit einer Summenwirkleistung bis 135kW, die unabhängig von der Spannungsebene im Nieder- bzw. Mittelspannungsnetz angeschlossen werden. Darüber hinaus regelt die Anwendungsregel 4105 das sogenannte Netzsicherheitsmanagement, das die externe Beeinflussung der Wirkleistungsabgabe von erneuerbaren Stromerzeugern zum Erhalt der Netzstabilität beinhaltet: Falls ein Abschnitt des betreffenden Mittelspannungsnetzes oder des übergeordneten Transportnetzes überlastet wird und keine anderen Maßnahmen mehr greifen, muss der zuständige Verteilnetzbetreiber (VNB) die Möglichkeit haben, Erzeugungsanlagen kurzfristig und ferngesteuert in ihrer Leistung zu begrenzen.

Neue Forderung: dynamische Netzstützung

Durch die erstmalig geforderte dynamische Netzstützung soll eine Netz-Instabilität bzw. Netz-Trennung verhindert werden. Dies bedeutet konkret, dass eine ungewollte Abschaltung als Folge von kurzzeitigen Spannungseinbrüchen oder Spannungserhöhungen verhindert werden soll. So wird z.B. bei einem Spannungsrückgangsschutz Un <80% eine Spannungspufferung von drei Sekunden notwendig. Zur Umsetzung dieser Forderung eignet sich u.a. die 24V DC Spannungsversorgung HTG911H in Kombination mit dem motorbetriebenen Leistungsschalter und dem integrierten 24V DC Unterspannungsauslöser von Hager.

Netz- und Anlagenschutz (NA-Schutz)

Die Aufnahme der dynamischen Netzstützung als neue Anforderung innerhalb der aktuellen AR 4105 wirkt sich auch auf die Auslösezeiten des zentralen Netz- und Anlagenschutzes aus, der für Anlagen ab 30kW gefordert wird. Diese Erzeugungsanlagen müssen technisch so ausgelegt sein, dass sie in der Lage sind, sich bei kurzzeitigen Spannungseinbrüchen oder -erhöhungen innerhalb von vorgegebenen Grenzen nicht vom Netz zu trennen. Der zentrale Netz- und Anlagenschutz setzt sich im Wesentlichen zusammen aus einem Netz- und Anlagenschutz-Relais und einem Kuppelschalter. Letzterer dient dem Zu- und Wegschalten der Energie-Erzeugungsanlage. Der NA-Schutz steuert den Kuppelschalter und überwacht dessen Funktion. Der Netz- und Anlagenschutz ist in der Regel – sofern keine Ausnahme vorliegt – am zentralen Zählerplatz in einem dafür geeigneten Stromkreisverteiler zu installieren. Dieser Schutz kann beispielsweise mit dem Hager Netzentkupplungsrelais EU400 erreicht werden. Das Gerät überwacht Spannung und Frequenz in Dreh- und Wechselstromnetzen und wirkt direkt auf den ‚integrierten Kuppelschalter‘ (z.B. Wechselrichter) sowie auf den zentralen Kuppelschalter (z.B. Schütz oder Leistungsschalter mit Motorantrieb). Das Relais löst aus, wenn definierte Grenzwerte einer Spannungs- oder Frequenzsteigerung über- bzw. unterschritten werden.

Hager Netzentkupplungsrelais EU 400 (Bild: Hager Vertriebsgesellschaft mbH & Co. KG)

Kuppelschalter

Für den Anschluss der Erzeugungsanlage an das Niederspannungsnetz des Netzbetreibers oder an die Kundenanlage ist ein Kuppelschalter zu verwenden (s.o.). Neu ist, dass nur noch ein Kuppelschalter beim NA-Schutz gefordert wird. Der Kuppelschalter wird vom NA-Schutz angesteuert und löst automatisch aus, wenn mindestens eine der beiden Schutzfunktionen Frequenz und Spannung anspricht. Als Kuppelschalter können die Schalteinrichtungen der einzelnen Erzeugungseinheiten (integrierter Kuppelschalter) verwendet werden. Der Kuppelschalter ist am zentralen Zählerplatz oder dezentral in einem dafür geeigneten Stromkreisverteiler zu installieren. Generell gilt, dass bei Erzeugungsanlagen mit einer Scheinleistung ( SAmax) ab 30 kVA ein zentraler Kuppelschalter – z.B. ein Schütz oder ein Leistungsschalter – gefordert ist.

Netzsicherheitsmanagement / Einspeisemanagement zur Leistungsreduzierung

Zur Vermeidung von Netzüberlast müssen Erzeugungsanlagen im Sinne der geforderten Netzstützung in ihrer Wirkleistung beschränkt werden. Dies kann über verschiedene Möglichkeiten sichergestellt werden: Leistungsstärkere Anlagen mit mehr als 30kwp müssen über eine ferngesteuerte Leistungsreduzierung verfügen und bei Anlagen über 100 kwp ist der Abruf der Ist-Einspeiseleistung gefordert. Erzeugungsanlagen bis 30kwp können sich wahlweise am Einspeisemanagement beteiligen oder Ihre Einspeiseleistung dauerhaft auf 70 Prozent der Erzeugungsleistung beschränken. Die ’70 Prozent Regel‘ besagt, dass Anlagenbetreiber, die nicht am Einspeisemanagement teilnehmen, dauerhaft höchstens 70 Prozent der installierten Leistung einspeisen dürfen. Um 100 Prozent der Leistung dauerhaft einspeisen zu dürfen, benötigt man ein Einspeisemanagement und einen Rund-Steuer-Empfänger zur Abregelung durch den VNB. In diesem Zusammenhang sollte beachtet werden, dass eine Steuerleitung vom NA-Schutz bzw. Netzsicherheitsmanagement zur Erzeugungsanlage grundsätzlich zu empfehlen ist.