In der Energiewende
richtig schalten und walten

Die technischen Herausforderungen der Energiewende und neueste Entwicklungen bei Leistungsschaltern waren die Themen der 6. Schalterfachtung von Megger, gemeinsam mit Gastgeber ABB vom 12. bis 13. Juni in Ratingen.

Teilnehmer der 6. Schalterfachtagung von Megger, 2012 gemeinsam mit ABBHier begrüßte Werksleiter Dr. Michael Liebers und Megger-Geschäftsführer Jürgen Göbelhaider 110 Experten und Praktiker aus der deutschen Hoch- und Mittelspannungsbranche. In zahlreichen Vorträgen erörterten Fachleute aus verschiedenen Perspektiven die Neuausrichtung der Energienetze und die Bedeutung für alle Marktteilnehmer. Entsprechend war auch das Motto der Schalterfachtagung gewählt: „In der Energiewende richtig schalten und walten“.

„Noch sind unsere Stromnetze nicht auf den Transport der erneuerbaren Energien ausgelegt“ postulierte Prof. Dr. Kurrat von der Universität Braunschweig in seinem Vortrag „Intelligente Ortsnetzstationen im aktiven Verteilungsnetz“. Für die Energiewende brauche Deutschland die weitere Entwicklung des bestehenden Netzes. Das ist jedoch eine enorme technische Herausforderung.


Als eine der Herausforderungen nannte Prof. Kurrat das Energiemanagement bei Engpässen oder Überlastung am Beispiel des gegenwärtigen Umbaus zur Elektromobilität. Bis zum Jahr 2020 sollen 1 Mio. Elektrofahrzeuge in Deutschlands Straßen fahren. Das stellt erhebliche Anforderungen auch in Bezug auf die erforderliche Ladeinfrastruktur in den Verteilnetzen. Kurrat hat in einem Forschungsprojekt vier Nutzergruppen von Elektroautos identifiziert und deren Verhalten in Bezug auf Startzeiten, Tagesfahrleistung, Ladeleistung und Verbrauch simuliert und schließlich auf 10.000 Elektrofahrzeuge hochgerechnet.

Überaus deutlich erschienen hier die künftigen Probleme: Das Netz wird zu bestimmten Zeitpunkten sehr hoch belastet. Schnell käme es dann zu gravierenden Spannungsbandverletzungen. Intelligente Ortsnetzstationen bieten laut Kurrat eine Lösung. Diese passen den Ladebedarf flexibel an die Bedürfnisse der Benutzer der Kommunen an und verteilen die Ladevorgänge über Tag und Nacht. Zudem helfen dezentrale Spitzenlastspeicher Spannungsschwankungen zu reduzieren.


Häufigere Schaltungen führen zu schnellerem Verschleiß an den Schaltanlagen

Um starke Schwankungen bei der Stromeinspeisung innerhalb festgelegter Grenzwerte zu halten müssen Energiequellen sehr viel öfter zu- oder abgeschaltet werden. Das bedeutet eine deutlich höhere Schaltfrequenz von Leistungsschaltanlagen – und damit einen weitaus höheren Verschleiß etwa durch den Abbrand von Störlichtbogen. Auch die Kondensatorbänke würden in Mittelspannungsnetzen durch die häufigeren Schaltvorgänge stark belastet.

Mit intelligenten, kapazitiven Schaltern auf Diodenbasis stellte Dr. Till Rümenapp von ABB dem Auditorium ein „Alternatives Konzept zum Schalten kapazitiver Lasten“ vor. Um Kontakte und Kondensatorbänke zu schonen verwendet diese neuartige Verfahren separate Dioden für das Ein- und Ausschalten, ein Kontaktsystem in Luft für Spannungen bis 17,5 kV, einen rotierenden Schalter mit Motorantrieb für alle drei Phasen sowie elektronische gesteuerte synchronisierte Bewegung bei Ein- und Ausschaltung. Diese Verfahren erhöhe laut Rümenapp zuverlässig die elektrische und mechanische Schaltspielzahl, reduziere deutlich Strom- und Spannungsüberhöhungen sowie die Belastung für die im Netzwerk betriebenen Komponenten wie etwa die Kondensatorbänke. Eine elektronische Steuerung erlaube darüber hinaus das Monitoring der gesamten kinematischen Kette.


Kleine, kompakte Vakuum-Leistungsschaltanlagen zum Einbau in Windrädern

Leistungsschaltanlagen werden mitunter direkt in Windräder eingebaut. „Hier kommt es hier auf jeden Zentimeter an“, so Dr. Dieter Sämann von Siemens in Erlangen. In seinem Vortrag legte er eindrucksvoll dar, wie komplette Leistungstransformatoren und Leistungsschaltanlagen als vorgefertige Module in den Sockel eines Off-Shore-Windrades eingebaut werden.


Dr. Dieter Sämann von SiemensHierbei kommen Vakuumleistungsschalter zum Einsatz! Diese bewährte Technologie erfüllt sämtliche Vorraussetzungen: Vakuumleistungsschalter sind über Jahrzehnte wartungsfrei, unempfindlich gegenüber mechanischen Schwingungen und Klimaschwankungen, schalten unterschiedliche Ströme, sind umweltfreundlich und damit systemkonform zu regenerativen Energien und es lassen sich kompakte Module in den erforderlichen Abmessungen herstellen. Vakuumleistungsschalter sind damit auch eine der Schlüsseltechnologien für das Energienetz von Morgen.


Viele Leistungsschaltanlagen aus der Ferne zentral bedienen und überwachen

Zudem müssen Schaltanlagen in Kleinkraftwerken aus der Ferne kontrollierbar sein. Ein weiterer Weg zur Steuerung der Lastflüsse wäre etwa die Bereitstellung von zuverlässigen Netzzustandsinformationen. Es wäre zeitintensiv, aufwändig und teuer, jede Anlage einzeln vor Ort zu kontrollieren - vorallem dann, wenn es sich um Off-Shore-Anlagen handelt.

Wolfgang Bogie von Schneider Electric stellte in seinem Vortrag: „Intelligentes Schaltanlagen-Management mit GemControl“ zur Lösung dieser Probleme ein einfaches und sicheres Konzept vor, mit dem gas- oder luftisolierte Leistungsschaltanlagen in Mittelspannungsnetzen sowohl vor Ort als auch aus der Ferne überwacht werden können.

Weit über 100 Teilnehmer. Das Auditorium der 6. Schalterfachtagung von Megger Diese neue Fernsteuerung berücksichtigt alle schaltfeldinternen und externen Verriegelungen, besteht aus wenig Komponenten um Störgrößen zu vermeiden und ist sogar für zukünftige Ankoppelung an übergeordnete Systeme vorbereitet. GemControl kann über serielle Schnittstellen über das Ethernet relativ leicht zu einer flächendeckenden vollständig automatisierte „Netzleitwarte“ mit digitalen Einheiten zur Steuerung, Überwachung und Kommunikation ausgebaut werden. Es sind aber auch kleine, stationäre Lösungen mit Tablett-PC realisierbar.


Die Bahn kommt. Aber ohne Atomstrom.

Auch die Deutsche Bahn steht „im Zuge“ der Energiewende vor einer großen Aufgabe. In seinem Vortrag „Bahnstromversorgung ohne Kernkraft“ erläuterte Dietwald Moschkau wie die Deutsche Bahn nach dem Abschalten der Kernkraft ihr Netz sicher und nachhaltig betreiben will. Die Deutsche Bahn möchte seine Züge bis 2030 zu 35% CO2 frei betreiben. Zur Zeit werden Einsatzmöglichkeiten regenerativer Energien erkundet sowie alternative Formen der Energieerzeugung gesucht. Die Bewertung erfolgt nach den Kriterien „Versorgungssicherheit“, „Umweltverträglichkeit“ und „Wirtschaftlichkeit“. Moschkau nannte einige Möglichkeiten wie zum Beispiel die Beteiligung an Windparks (wie etwa in Märkisch Linden), die Ausweitung der Wasserkraft durch internationale EE-Projekte sowie die Einbindung der EE-Erzeuger in das Bahnstromnetz über 50-Hz-Ortsnetze.


Das Fazit zog Jürgen Göbelhaider, Geschäftsführer der Megger GmbH

„Die Energiewende stellt unser Land, und vor allem unsere Energie-Branche, vor neue technische, wirtschaftliche und politische Herausforderungen. Der Austausch dieser hochkarätigen Experten über diese zwei Tage hat hochinteressante Trends und Möglichkeiten aufgezeigt, um diese Herausforderungen zu meistern. Gleichzeitig ist uns aber auch bewusst geworden, dass wir erst am Beginn stehen und wir alle noch viel lernen, verstehen und umsetzen müssen. Die Energiewende ist eine immense Chance für unser Land als Vorreiter und Technologieführer. Die rege Teilnahme an unserer Schalterfachtagung zeigt, dass wir diese aktiv nutzen. Sicher werden wir bei der nächsten Schalterfachtung 2014 über diese Themen schon aus Sicht der Praxis reden. Darauf dürfen wir schon heute gespannt sein.“