Pilotprojekt treibt die Energiewende voran

Automatische Spannungsregelung

Erneuerbare Energiequellen produzieren immer mehr Strom. Die EWE Netz, einer der größten Netzbetreiber Deutschlands, verzeichnet bereits einen Anteil von mehr als 80 Prozent an regenerativer Energie in ihrem Verteilnetz. Das ist gut für die Umwelt, stellt Netzbetreiber aber vor eine Herausforderung: Herkömmliche Ortsnetztransformatoren können die Versorgungsspannung im Betrieb nicht selbsttätig anpassen und die Spannungsschwankungen durch den Einsatz diskontinuierlich produzierender Energiequellen nicht abfangen. Im Zuge eines Pilotprojektes mit EWE Netz hat Ormazabal mit dem Transforma.smart einen regelbaren Ortsnetztransformator (Ront) geliefert, der genau das ermöglicht. Das Produkt verknüpft eine intelligente Steuerung mit einem automatischen Laststufenschalter, der ebenfalls aus der Entwicklung des Experten für Energieverteilung stammt. Somit können die Verteilnetze Energie aus regenerativen Quellen besser aufnehmen sowie effizient und sicher arbeiten.

Herkömmliche Ortsnetztransformatoren können die Versorgungsspannung im Betrieb nicht selbsttätig anpassen und die Spannungsschwankungen durch den Einsatz erneuerbarer Energiequellen nicht abfangen. Mit dem transforma.smart bietet Ormazabal einen regelbaren Ortsnetztransformator (Ront), der genau das ermöglicht. (Bild: Ormazabal GmbH)

Laut Bundesregierung ist bis 2050 ein Anteil erneuerbarer Energien von mindestens 80 Prozent in der Energieversorgung angestrebt. Auf diesem Weg sollen die Treibhausgasemissionen der endlichen, fossilen Brennstoffe gesenkt und eine Unabhängigkeit von Energieimporten geschaffen werden. Das Netz entsprechend vorzubereiten und auszubauen stellt die Betreiber jedoch vor eine große Aufgabe: „Aufgrund der neuen Situation mit diversen dezentralen Einspeisern wie Solar- und Windkraftanlagen oder der Stromversorgung für die Elektromobilität aus dem Verteilnetz kommt es oft zu Spannungsschwankungen in der Mittelspannungsebene“, erläutert Thomas Höfkens, Produktmanager bei Ormazabal. Diese gilt es zu kompensieren, da es ansonsten zu unzulässigen Spannungsan- und -abstiegen der Niederspannungsebene kommen kann. Die Lösung dafür stellen sogenannte Ront dar, regelbare Ortnetztransformatoren mit unter Last schaltbarem Stufenschalter. „Ront können eine stetige automatische Spannungsregelung durchführen, ohne dabei abgeschaltet werden zu müssen. Auf diese Weise gleichen sie Spannungsschwankungen aus und vermeiden somit, dass Schäden in der Niederspannungsverteilebene entstehen“, ergänzt Thomas Höfkens. Die EWE Netz setzt mit rund 300 Ront die meisten regelbaren Ortsnetzstransformatoren in Deutschland ein. Auch Ormazabal bringt auf diesem Gebiet viel Erfahrung mit: Zurzeit sind über 170.000 Mittelspannungstransformatoren des Spezialisten für Energieverteilung in elektrischen Verteilnetzen, in der Industrie sowie in Windparks und Photovoltaikanlagen in über 20 Ländern installiert. 2017 haben die beiden Unternehmen ein Pilotprojekt zum Einsatz des Ront Transforma.smart von Ormazabal angestoßen.

Kompakte Lösung aus einer Hand

Der Transforma.smart ist ein ölgefüllter Drehstrom-Transformator mit einem von Ormazabal entwickelten automatischen OLTC-Laststufenschalter (on-load tap changer) und dem Transforma.smart Manager für eine intelligente Steuerung. Letzterer überprüft die Unterspannungsseite des Transformators und führt bei einer Spannungsänderung über einen festgelegten prozentualen Wert, die länger als drei Sekunden andauert, eine automatische Regelung mittels des OLTC durch. Dabei verfügt der Ront über neun Stufen. „Mit dieser Produktneuheit haben wir die Herausforderung gemeistert, die Steuerung mit dem Transformator zu vereinen und alle Komponenten in einer gängigen Trafostation unterzubringen“, erklärt Thomas Höfkens. So bleibt der Ront etwa so groß wie ein herkömmlicher Versorgungstransformator.

Diagramm der Spannungsschwankungen mit Angabe der Umschaltzeiten des OLTC-Laststufenschalters, wie ihn Ormazabal für seinen Ront transforma.smart entwickelt hat. (Bild: Ormazabal GmbH)

Projekt mit Vorreiterfunktion

Der Transforma.smart wurde unter Berücksichtigung der Regelwerke für Leistungstransformatoren IEC EN60076 sowie Mittelspannungsleistungstransformatoren DIN EN50588-1 (Ökodesign) und dem Stufenschalter IEC EN60214 entwickelt. Die Trafostation steht in Heidenau nahe Hamburg. Dieser Standort ist besonders geeignet, da es im direkten Umfeld viele Windkraft- und Biogaseinspeiser gibt und die Zahl der Photovoltaikanlagen anwächst. „Wir haben Ormazabal als Partner für das Projekt ausgewählt, da wir die globale Erfahrung und kompetente technische Beratung vor Ort schätzen“, so Marco Röwe, der zuständige Projektleiter bei EWE Netz. Auch bei Ormazabal, die das Projekt von der Planungsphase bis zur Auslieferung durch einen dezidierten Berater begleiteten, begrüßt man die Kooperation: „Wir schätzen die Zusammenarbeit mit einem zukunftsweisenden Unternehmen wie EWE Netz sehr“, sagt Thomas Höfkens. Ormazabal stellte das Projekt auf seiner Techniktagung am 21. Juni 2018 vor. Die Besucher konnten den bei der EWE Netz in Heidenau eingesetzten Ront live beobachten. In Echtzeit wurden die Spannungswerte und die Schalthandlungen des Stufenschalters per GSM-Modem direkt übertragen. Innovationen wie der Transforma.smart von Ormazabal machen die Verteilnetze noch aufnahmefähiger für erneuerbare Energien und treiben somit die Energiewende aktiv voran. Netzbetreiber erfüllen durch ihren Einsatz nicht nur hohe Standards in Sachen Umweltverträglichkeit, sondern auch hinsichtlich der Effizienz und Versorgungssicherheit ihrer Netze.