Netze für die Energierevolution

Das Gros der Versorger hat die regenerativen Energien als wichtiges Geschäft integriert. Dies belegt die Ende 2011 durchgeführte Studie „Innovationen bei Stadtwerken und Regionalversorgern“ des Beratungshauses Logica. 79 Prozent der Versorger haben den Markteintritt hin zu den erneuerbaren Energien vollzogen, bei 64 Prozent ist die dezentrale Energieerzeugung bereits an der Tagesordnung. Dabei werden immer mehr Verbraucher zu Energieerzeugern – beispielsweise durch Photovoltaik (PV)- oder Biogas-Anlagen. Die Unternehmen müssen die Verlagerung der Produktion von den wenigen zentralen Kraftwerken zu den vielen dezentralen Energieerzeugern bewältigen. Eine erhebliche Herausforderung auch für die E.on Bayern AG – einer der größten Regionalversorger mit einem Netzgebiet, das sich über rund 41.500 Quadratkilometer erstreckt. Über ein Mittel- und Niederspannungsstromnetz von rund 143.000 Kilometern Länge sowie ein Erdgasnetz von 5.400 Kilometern gelangt hier die Energie zu den Kunden.

Das Unternehmen sah sich vor gut zwei Jahren mit der Aufgabe konfrontiert, zum einen die Stationen im Gasnetz zu modernisieren und zum anderen die Einspeisungen aus regenerativen Quellen ins Stromnetz zu untersuchen. Für die Übertragung der Messdaten und Steuerbefehle mussten diese an die zentrale Leitstelle für das Strom- und Gasnetz angebunden werden. Die dazu benötigte Kommunikationsinfrastruktur muss hohe Anforderungen an die Sicherheit erfüllen – sowohl um künftig kundenbezogene Daten zu schützen, als auch um Manipulationen und Ausfälle in den Versorgungsnetzen zu verhindern. So sollte die Datenübertragung in einem Virtual Private Network (VPN) realisiert werden und somit über die gesamte Strecke von Endgerät zu Endgerät verschlüsselt erfolgen. Eine weitere Anforderung war, die ausgewählten Stationen sowohl über das Festnetz in DSL-Technik, als auch alternativ über Mobilfunk in GPRS-/UMTS-Technik anbinden zu können. Nicht zuletzt sollten die Leitstellenanbindungen hochverfügbar ausgerichtet werden.

Ziel war es, eine Kommunikationsstruktur zu entwickeln, die sich sowohl für die Übertragung von Messwerten als auch von Steuerbefehlen eignet und damit die Funktionalität eines „Smart Grid“ unterstützt. Die sogenannte „Schwarzfallfestigkeit“, dies ist die Verfügbarkeit auch bei einem großflächigen Versorgungsausfall, kann das System naturgemäß jedoch nicht erfüllen. Für die sichere Übertragung von Messdaten und Steuersignalen, auf die auch während eines Versorgungsausfalles nicht verzichtet werden kann, benötigen die Netzbetreiber andere unabhängige Kommunikationslösungen.

Unterstützung im Störfall

Unter Berücksichtigung der technischen und wirtschaftlichen Anforderungen entschied sich E.on Bayern schließlich zu einer Zusammenarbeit mit der Deutschen Telekom und ihrer Konzerntochter Itenos. Der Spezialist für sichere ITK- und Netzwerklösungen konnte den bayerischen Energienetzbetreiber mit einer Lösung überzeugen, die den Datenaustausch auf der Basis einer sicheren, IP-basierten Netzwerkplattform ermöglicht. Diese Lösung erfüllte die Anforderungen des Netzbetreibers durch die Möglichkeit, Stationen über Festnetz und Mobilfunk anbinden zu können, sowie durch die hochsichere Infrastruktur. Sie versetzt den Kunden in die Lage, VPN-gestützte Kommunikationswege für die Überwachung und Steuerung seiner Strom- und Gasnetze aufzubauen und eine hochverfügbare Leitstellenanbindung zu installieren. Die in Zusammenarbeit entwickelte, nun eingesetzte Lösung ist flexibel und kann so an künftige Bedürfnisse und Anforderungen angepasst werden. Darüber hinaus ist sie skalierbar und dadurch auch für große Mengen von Anschlüssen geeignet.

Inzwischen wurden zahlreiche Gasstationen und in Umspannwerken und Transformatorstationen installierte Messstellen für nicht schwarzfallkritische Messwerte an die Leitstelle angebunden. Die ITK-Spezialisten stellen die benötigten Anbindungen fristgerecht bereit, überwachen diese proaktiv, erstellen die für den Betrieb der Datenverbindungen benötigten Netzwerkanalysen und unterstützen im Störfall die Eingrenzung und Behebung des Fehlers.

In Bayern steht die Solarenergie an erster Stelle der regenerativen Quellen. Bis zu ca. 4 GW an PV-Strom werden bei sonnigem Wetter täglich in das E.on-Bayern Netz eingespeist, was der Ausgangsleistung von drei Großkraftwerken entspricht. Die Quellen sind rund 200.000 Einzelanlagen, von kleinen PV-Feldern auf Dächern bis hin zu Solarparks und es kommen derzeit jährlich etwa 30.000 Erzeuger hinzu. Um einen genaueren Einblick in die auftretende PV-Einspeiseleistung und ihren Einfluss auf das Verhalten im Stromnetz zu gewinnen, beschloss der Betreiber, zunächst ein Forschungsnetz in einer PV-starken Region zu etablieren.

Zusammen mit seinen ITK-Partnern installierte das Unternehmen in der Region Seebach/Niederbayern, in der die PV-Einspeisung die anderen regenerativen Energiequellen dominiert, zahlreiche Messpunkte im Mittel- und Niederspannungsnetz sowie bei teilnehmenden Kunden. Sebastian Schmidt, Mitarbeiter im Assetmanagement bei der E.on Bayern AG und einer der am Forschungsprojekt beteiligten Ingenieure, dazu: „Um das Verhalten der PV-Einspeisung im Netz und ihre Wirkung auf die Spannungsqualität zu erfassen, benötigen wir einige Parameter, die wir jetzt durch Powerquality-Messungen auf Basis unserer neuen Lösung abdecken. Sie erlauben uns Einblicke in das Zusammenspiel aus dezentraler Einspeisung und dem Strombedarf vor Ort: Wann kritische Spannungen auftreten könnten und ob die Einspeisung den Bedarf deckt, oder bereits in die höheren Spannungsebenen zurückgespeist wird.“

Aus den Erkenntnissen, die das Unternehmen aus den Messungen gewinnt, können die Berechnungsparameter für die Netzplanung  an die tatsächlichen Gegebenheiten angepasst werden. Diese geänderten Planungsgrundsätze erlauben einen effizienteren Netzausbau und ein optimiertes Netzmanagement. Dies kommt dem Netz in ganz Bayern zu Gute – schließlich werden  Berechnungsgrundlagen generiert, die für das Management von regenerativen Energien grundsätzlich wichtig sind. Hier erklärt Schmidt: „Unsere Kunden profitieren davon, dass wir zum einen die Spannungsqualität und Stabilität im Stromnetz absichern und sich zum anderen die Aufnahmekapazität des Netzes im Hinblick auf dezentrale Erzeugungsanlagen erhöht.“

Die positiven Resultate aus dem Versuchsnetz in Seebach motivierten den Betreiber, gemeinsam mit seinen ITK-Partnern ein weiteres Kommunikationsnetz zu implementieren. Dieses dient zur Spannungsqualitätsmessung von mittlerweile rund 30 Umspannwerken in ganz Bayern – die Erweiterung ist im Gange. Hier geht es insbesondere darum, Spannungseinbrüche für sensible Kunden z.B. Industrie auszuwerten und zu analysieren. „Wir sind durch die Messungen in der Lage die Dauer und Tiefe von Spannungseinbrüchen zu analysieren. Anhand dieser Möglichkeit können wir dem Kunden bei Bedarf Richtwerte nennen, die er in seiner Anlagenauslegung berücksichtigen kann", erklärt Sebastian Schmidt.

Einspeisung läuft geregelt ab

Nicht zuletzt setzte der Versorger mit seinen ITK-Partnern auch ein Kommunikationsnetz für effizientes Einspeisemanagement um. Den Anstoß für dieses Netz gab das Gesetz für erneuerbare Energien 2012 (EEG 2012), das den Betreibern vorgibt, die Einspeiseleistung regenerativer Anlagen zu drosseln, wenn die Bedingungen es erfordern. Die Weisung für die Stromerzeuger lautet, die technischen Voraussetzungen für diese Regelungen an ihren Anlagen zu schaffen. Mit seinem Kommunikationsnetz für das Einspeisemanagement schafft die E.on Bayern so die Grundlage für eine auch künftig sichere Versorgung bei weiterhin steigendem Anteil regenerativer Energien. In dieses Netz bindet der Energieversorger gegenwärtig die größeren regenerativen Anlagen (über 1MW) ein. Per Mobilfunk und DSL werden Signale gesendet, wann die Einspeisungen herunter zu regeln bzw. wann sie abzuschalten sind. Bei den zahlreichen kleineren regenerativen Erzeugungsanlagen erfolgt das Einspeisemanagement über die Europäische Funkrundsteuerung.


Die E.on Bayern AG

Das Unternehmen mit Sitz in Regensburg ist einer von acht regionalen Energieversorgern der E.on AG in Deutschland. Es ist Partner vieler bayerischer Kommunen und gewährleistet die sichere Versorgung mit Energie (Strom, Gas). Mit einem Umsatz von rund 3,2 Mrd. Euro zählt die E.ON Bayern AG zu den größten regionalen Energiedienstleistern in Deutschland.

Im Internet: www.eon-bayern.com

Bildquelle: E.on Bayern