Unter den regenerativen Energiearten hat die Photovoltaik im Netzgebiet des bayerischen Verteilnetzbetreibers Bayernwerk AG ganz eindeutig die Nase vorn. Rund 65 Prozent der installierten regenerativen Leistung entfallen auf Solaranlagen. Der Rest verteilt sich auf Wasserkraft, Biomasse und Windkraft. Da Verteilnetzbetreiber in immer stärkerem Maße auch Systemdienstleistungen übernehmen, ist ein funktionierendes Einspeisemanagement ein essenzieller Baustein bei der Gewährleistung der Versorgungssicherheit.
In einem sensiblen Netzsystem, das in einem vorgegebenen Spannungsband in jeder Situation auch kleinräumig, regional stabile Verhältnisse benötigt, muss sichergestellt sein, dass alle Steuerungsmöglichkeiten verlässlich zur Verfügung stehen. Prekär wird es dann, wenn Anlagen gezielt angesteuert werden, um Erzeugungsleistung zu reduzieren, diese Anlagen aber nicht reagieren.
Weil das in der Vergangenheit mehrmals vorkam und dann verspätet weitere Anlagen zur Unterstützung angesteuert werden mussten, hat das Bayernwerk im Oktober letzten Jahres einen flächendeckenden Funktionstest für das Einspeisemanagement durchgeführt.
Was wurde getestet?
Getestet wurden alle regenerativen Erzeugungsanlagen mit einer Leistung von über 100 Kilowatt und einem installierten Funkrundsteuerempfänger (FRE). Fernwirktechnik, bei der eine direkte Messdatenübertragung an die Netzführung erfolgt, setzt das Bayernwerk erst bei Anlagen über 500 Kilowatt ein. 1.868 Photovoltaikanlagen wurden im Funktionstest angesteuert, 767 Biomasseanlagen, 158 Wasserkraftwerke und 38 Windkraftanlagen, insgesamt also rund 2.800 Anlagen.
Getestet wurde über zwei Wochen verteilt außerhalb der Kernzeit – also nicht zur ertragreichen Mittagszeit, sondern in den Vormittags- und Nachmittagsstunden. Für ein Viertel-Stunden-Intervall wurden die Solar- und Windkraftanlagen auf null Prozent heruntergeregelt. Biogasanlagen und Wasserkraftwerke regelte man mit Rücksicht auf die Anlagenphysik nur auf 60 beziehungsweise 30 Prozent herunter. Die Bundesnetzagentur wurde vorher informiert, auch um sicher zu sein, dass im Nachhinein die Entschädigungszahlungen gezahlt werden. Bei den Betreibern wurde der Test bewusst nicht angekündigt, um zu verhindern, dass Anlagen gezielt vom Netz genommen werden.
Nur knapp ein Drittel funktioniert
„Wir wollten wissen, ob die Anlagen den Reduzierungsbefehl umsetzen, das heißt, ob der Befehl empfangen wird und der Wechselrichter entsprechend reagiert. Unsere einzige Vorabinformation war, dass in den Anlagen ein Rundsteuerempfänger verbaut ist. Das war alles“, berichtet Markus Schwürzenbeck. Er ist als Bereichsleiter für das Netznutzungsmanagement des Bayernwerks auch für solche Funktionstests verantwortlich. Die Ergebnisse wurden in drei Kategorien geteilt: Funktionstest positiv, negativ oder keine Aussage möglich.
Für 51 Prozent der Photovoltaikanlagen gilt das eindeutige Ergebnis: Funktionstest negativ. Biomasseanlagen kamen hier auf 59 Prozent, Wasserkraftwerke auf 20, Windkraftanlagen auf 34 Prozent. Erwartungsgemäß reagiert haben lediglich 32 Prozent der Solaranlagen. Waren Anlagen ganz außer Betrieb oder im Falle von Biomasse oder Wasserkraft unter 60 beziehungsweise 30 Prozent der vollen Leistung, konnte keine eindeutige Aussage getroffen werden.
Da sich schon vor der Durchführung dieses Funktionstests abzeichnete, dass Anlagen zum Teil die angeforderte Leistungsreduzierung nicht umsetzen, wurden beim Bayernwerk entsprechende Gegenmaßnahmen ergriffen: „Seit Januar 2015 fordern wir bei allen Neuanlagen bereits bei der Installation einen Test. Das Gros der Anlagen wurde aber vor diesem Datum installiert und später lediglich mit einem Funkrundsteuerempfänger nachgerüstet“, erklärt Schwürzenbeck. „Deshalb haben wir beim Großteil der Anlagen keine Aussage über die Funktionsfähigkeit des Rundsteuerempfängers. Unter anderem deshalb haben wir diesen großflächigen Test durchgeführt.“
Bei Neuanlagen Standard
Jeder Funkrundsteuerempfänger, der seit Januar 2015 neu verbaut wird, ist vom Bayernwerk vorprogrammiert. Der Elektriker installiert ihn, verbindet ihn mit der Anlage und führt dann einen sogenannten EFR-Test durch. EFR steht dabei für Europäische Funk-Rundsteuerung. Der Elektriker hat dabei die Aufgabe, den Funkempfang des Rundsteuerempfängers herzustellen und anschließend mit dem EFR-Wandler den Test zu starten.
Während des Tests empfängt der Rundsteuerempfänger drei wechselnde Reduzierungsstufen wie zum Beispiel 60, null, 30 Prozent, wobei die Reihenfolge variabel ist. Die Reihenfolge wird notiert und anschließend in das dafür vorgesehene Onlineportal übertragen. Das Onlineportal erstellt bei richtiger Anwendung automatisiert eine Testbestätigung, die beim Bayernwerk einzureichen ist. „Der Elektriker muss bei Inbetriebnahme einen Funkempfang herstellen, also das Gerät auspacken, einbauen, verbinden und die Antenne justieren“, erläutert Schwürzenbeck. „So wissen wir: Das Gerät hat bei der Inbetriebnahme funktioniert.“ Alle Anlagen, die beim Test ordnungsgemäß reagiert haben, konnten übrigens danach auch problemlos wieder auf ihre volle Leistung hochgefahren werden.
Fehlender Empfang häufigste Ursache
Natürlich hat das Bayernwerk das Testergebnis ausgewertet. Zunächst wurden die Anlagenbetreiber angeschrieben und um Überprüfung ihrer Rundsteuerempfänger gebeten. Stichprobenartig wurden einzelne Anlagen, die auch danach noch nicht ordnungsgemäß funktionierten, vor Ort besichtigt und überprüft.
Die häufigste Fehlerursache war fehlender Funkempfang aufgrund mangelhafter Antennenausrichtung. Dieser Fehler ist überwiegend bei älteren Anlagen anzutreffen, da ja neuere Anlagen den seit 2015 üblichen EFR-Test durchlaufen. Aber auch Störfelder können den Empfang des Langwellensignals behindern. Störfelder findet man häufig bei Biogasanlagen, verursacht von den Rührwerken. Bei Photovoltaikanlagen können Wechselrichter, allen voran Zentralwechselrichter, solche Störfelder erzeugen. Hier hilft es meist, die Antenne zu versetzen.
In einigen wenigen Fällen kann auch der Standort der Grund für mangelnden Empfang sein, zum Beispiel in Talsohlen. Man kann diese Lagen als Funklöcher bezeichnen. Da es bei älteren Anlagen niemals vorher einen Emfpangstest gab, wurde das Problem erst jetzt sichtbar. Auch weitere Probleme, die zum Glück nicht die Regel waren, kamen ans Licht: Unter anderem wurde beispielsweise ein Funkrundsteuerempfänger installiert, aber keine Antenne. Ebenfalls selten traten Verdrahtungsfehler bei der Installation auf.
Die Bayernwerk AG hält es für sinnvoll, diese Tests jährlich zu wiederholen – solange, bis die übergroße Mehrheit der Anlagen tatsächlich auch reagiert. Dann könnten diese Tests in größeren Zeitabständen wiederholt werden.
Jährlich prüfen!
Bei der jährlichen Inspektion den Funkrundsteuerempfänger zu überprüfen, sollte zum Standard gehören und ist auch gar nicht besonders aufwendig. Jeder Empfänger hat eine LED-Anzeige, die grün pulsierend im Rhythmus von zwei Sekunden blinken sollte. Der Empfänger teilt auf diese Weise mit, dass er ausreichend Langwellensignale empfängt.
Natürlich sollte überprüft werden, ob eine Antenne installiert und ordnungsgemäß ausgerichtet ist. Gerade bei älteren Anlagen, die ein Betriebsführer in sein Portfolio übernimmt, ist ein Blick auf diese Anlagenkomponente bei der Erstinspektion zu empfehlen. Generell ist es wünschenswert, dass die technische Einrichtung zum Einspeisemanagement im Wartungszyklus überprüft wird.
Ersatzbefehl über Mobilfunk?
Nicht zuletzt helfen neue Technologien, Fehler zu minimieren. Selbstausrichtende Antennen, die sich selbst das stärkste Signal suchen, gehören dazu. Alternativ könnte zukünftig die Abregelung durch technische Einrichtungen, die über Mobilfunk gesteuert werden, erfolgen. „Hier sind wir allerdings noch in der Testphase. Solche Geräte wurden noch nicht in Anlagen verbaut“, erklärt Schwürzenbeck.
Das Gerät schaut, über welchen Provider es den besten Mobilfunkempfang hat, und benutzt diesen Kanal. Diese Methode ist zwar etwas teurer, aber wenn gar nichts anderes geht durchaus eine Alternative. „Für das Bayernwerk ist aber der EFR-Test bei der Erstinstallation die Basis für ein funktionierendes System“, hebt Schwürzenbeck hervor. „Für den Betreiber bieten wir damit eine einfache Möglichkeit, die beiden Seiten dient. Der Betreiber hat die Sicherheit über die Funktionstüchtigkeit und wir auch. Sollte im Rahmen des EFR-Tests ein negativer Testbericht das Ergebnis sein, kann der Betreiber natürlich mit uns Kontakt aufnehmen.“
Bayernwerk AG
Fast 6.000 Megawatt Solarleistung am Netz
Die Bayernwerk AG, ein klassischer Verteilnetzbetreiber, versorgt mit ihrem Netz weite Teile Bayerns, vor allem im ländlichen Raum. Insgesamt sind derzeit rund 260.000 regenerative Anlagen im Netzgebiet installiert.
Auf Photovoltaik entfällt mit 255.000 Anlagen der Löwenanteil. Der Rest verteilt sich auf 2.000 Wasserkraftanlagen, 2.000 Biomasseanlagen und rund 1.000 Windkraftanlagen. Die gesamte regenerative Leistung im Netzgebiet beträgt 8.800 Megawatt. Auf die Photovoltaik entfallen 5.700 Megawatt. 2015 wurden durch das Bayernwerk insgesamt 3.700 Anlagen per Regelbefehl in ihrer Leistung reduziert. Ein flächendeckender Test für alle regenerativen Anlagen mit über 100 Kilowatt Leistung und verbautem Rundsteuerempfänger sollte die Funktionsfähigkeit der Empfänger überprüfen.
Einspeisemanagement
Entwicklung der technischen Vorgaben im EEG
Bereits 2009 wurden im EEG verpflichtende Vorgaben für Erneuerbare-Energien-Anlagen definiert. Anlagen ab 100 Kilowatt Leistung müssen seitdem die Möglichkeit zur ferngesteuerten Reduzierung der Einspeiseleistung und Abrufung der jeweiligen Ist-Einspeisung vorhalten. Mit der Novelle 2012 wurden auch Photovoltaikanlagen unter 100 Kilowatt Leistung in das vereinfachte Einspeisemanagement aufgenommen und die Verpflichtung zur Nachrüstung für Bestandsanlagen gesetzlich formuliert. Netzbetreiber haben so Zugriff auf die Erzeugungsanlagen und können sie ferngesteuert netz- und lastverträglich steuern. Für Photovoltaikanlagen gelten unterschiedliche technische Vorgaben für Anlagen über 100 und unter 100 Kilowatt Leistung. Anlagen zwischen 30 und 100 Kilowatt müssen nur die technische Einrichtung zur ferngesteuerten Reduzierung der Einspeiseleistung vorhalten, während größere Anlagen auch ihre Ist-Einspeiseleistung übermitteln müssen.
EnBW
Überprüfung vor Ort
Der Netzbetreiber Netze BW führt derzeit eine umfangreiche Überprüfung des Einspeisemanagements in seinem Netzgebiet durch. Zur Gewährleistung der Netzstabilität werden bei rund 5.500 Anlagen mit einer installierten Leistung zwischen 30 und 100 Kilowatt der Empfang der Funkrundsteuerempfänger sowie die Umsetzung des übermittelten Signals vor Ort überprüft. Für die betroffenen Anlagen besteht keine gesetzliche Verpflichtung zum Einbau von fernauslesbaren registrierenden Leistungsmessungen, weshalb eine Vor-Ort-Prüfung notwendig ist. Die Überprüfung wird noch bis Ende des Jahres andauern. Die abschließenden Ergebnisse, wie insbesondere der erzielte Beitrag für die Sicherheit des Stromnetzes, werden Anfang nächsten Jahres vorliegen.
Die Netze BW hat an ihrem Netz rund 152.000 EEG-Anlagen mit einer installierten Leistung von 5.700 Megawatt angeschlossen. Etwa 147.500 davon sind Photovoltaikanlagen mit einer installierten Leistung von 2.700 Megawatt. 90 Prozent dieser Photovoltaikanlagen entfallen auf die Leistungsklasse kleiner 30 Kilowatt.
Kurz nachgefragt
„Ab 100 Kilowatt bauen wir die Technik selbst ein“
Welche Erzeugungsleistung aus erneuerbaren Energien haben Sie in Ihrem Netzgebiet?
Stefan Schindler: Rund 2.000 Megawatt Erzeugungsleistung sind derzeit im Netz der Main-Donau Netzgesellschaft installiert. Davon sind etwa 1.500 Megawatt grundsätzlich steuerbar.
Wie viele kleinere Anlagen werden im Bedarfsfall über Funkempfänger angesteuert?
Knapp 1.100 Megawatt kommen aus Anlagen mit einer Leistung über 100 Kilowatt und werden über Fernwirktechnik gesteuert und sind somit auch sehr gut erreichbar. Weitere 400 Megawatt aus kleineren Anlagen werden über die Funkrundsteuertechnik angesteuert.
Wie wird die Funktion der Fernwirktechnik gewährleistet?
Bei Anlagen mit mehr als 100 Kilowatt Leistung bringen wir die Technik mit. Das heißt, wir stellen die Geräte, installieren und testen sie. Der Kunde schließt mit uns einen Dienstleistungsvertrag ab, eine Art Rundum-sorglos-Paket, das die eingesetzte Technik, deren Installation, aber auch wenn notwendig deren Entstörung im laufenden Betrieb beinhaltet. Wir übernehmen in diesem Fall die Pflicht des Betreibers, die Funktionssicherheit der Fernsteuertechnik zu gewährleisten.
Und bei kleineren Anlagen ist der Betreiber in der Pflicht?
Ja, bei Anlagen unter 100 Kilowatt ist das anders. In diesem Fall kauft der Betreiber die Technik von uns und lässt sie von einer Elektrofachkraft installieren. Der störungsfreie Empfang und die korrekte Umsetzung des Regelsignals liegt hier vollständig in der Verantwortung des Betreibers.
Gibt es bei Neuanlagen einen Test?
Der Anlagenbetreiber muss uns bestätigen, dass der Empfänger ordnungsgemäß installiert ist. Einen standardmäßigen Funktionstest von unserer Seite aus gibt es bei Anlagen unter 100 Kilowatt nicht. Bei Anlagen mit Fernwirktechnik testen wir standardmäßig im Zuge der Erstinbetriebnahme, denn wir übernehmen ja per Vertrag die Verantwortung für die Funktionstüchtigkeit.
Der Anlagenbetreiber muss uns bestätigen, dass der Empfänger ordnungsgemäß installiert ist. Einen standardmäßigen Funktionstest von unserer Seite aus gibt es bei Anlagen unter 100 Kilowatt nicht. Bei Anlagen mit Fernwirktechnik testen wir standardmäßig im Zuge der Erstinbetriebnahme, denn wir übernehmen ja per Vertrag die Verantwortung für die Funktionstüchtigkeit.
Was sind nach Ihrer Erfahrung die häufigsten Fehlerursachen bei Anlagen mit Rundsteuerempfängern?
Da gibt es drei Problemfelder. Dazu zählen ein gestörter Empfang, eine fehlerhafte Verdrahtung oder eine Inbetriebnahme unter nicht idealen Bedingungen.
Ist es möglich, dass bei Installation der Empfang gut ist, aber wenn es darauf ankommt dennoch gestört?
Es kann tatsächlich vorkommen, dass der Empfänger bei der Installation zwar Empfangsbereitschaft signalisiert, aber zum Beispiel beim Schließen des Schaltschrankes oder der Zugangstür der Empfang abbricht. Bei einigen Windanlagen hatten wir diese Konstellation bereits. Das bleibt dann unter Umständen bis zum ersten „scharfen“ Einsatz unbemerkt. Die Installation einer Außenantenne lohnt in jedem Fall. Darüber hinaus können Störfelder in der Nähe des Empfängers den Empfang beeinträchtigen.
Wie relevant ist die fehlerhafte Verdrahtung?
Die Verdrahtung zwischen Empfänger und Anlage ist die zweite große Ursache für Fehler bei der Umsetzung des Regelbefehls. Das heißt, die Anlage muss die Regelbefehle verstehen und entsprechend reagieren. Bei Anlagen über 100 Kilowatt haben wir im Schnitt bei 30 bis 40 Prozent der Anlagen festgestellt, dass bei der Erstinbetriebnahme nicht alle Steuerbefehle so wie gefordert umgesetzt werden. Bei kleineren Anlagen mit Funkrundsteuerempfängern vermuten wir eine ähnliche Quote.
Die Verdrahtung zwischen Empfänger und Anlage ist die zweite große Ursache für Fehler bei der Umsetzung des Regelbefehls. Das heißt, die Anlage muss die Regelbefehle verstehen und entsprechend reagieren. Bei Anlagen über 100 Kilowatt haben wir im Schnitt bei 30 bis 40 Prozent der Anlagen festgestellt, dass bei der Erstinbetriebnahme nicht alle Steuerbefehle so wie gefordert umgesetzt werden. Bei kleineren Anlagen mit Funkrundsteuerempfängern vermuten wir eine ähnliche Quote.
Was kann der Installateur tun, um die ordnungsgemäße Verdrahtung zu prüfen?
Er kann die Relais des Empfängers mit der Hand schalten und schauen, ob die jeweiligen Reduzierungsstufen von der Anlage auch ausgeführt werden. Das ist auch in unserer Installationsanleitung zum Empfänger beschrieben. Im Rahmen der jährlichen Wartung kann das wiederkehrend geprüft werden. Allerdings sollten zu diesem Zeitpunkt auch gute Einspeisebedingungen herrschen, damit man die einzelnen Reduzierungsstufen bei hoher Einspeisung auch wirklich prüfen kann. Bei den Großanlagen testen wir das systematisch. Bei Kleinanlagen empfehlen wir das.
Das liegt ja vielleicht auch im Interesse des Betreibers?
Ganz genau. Denn wenn es nicht richtig funktioniert, könnte es auch sein, dass zwar ein Reduzierungsbefehl umgesetzt wird, aber die Anlage danach nicht mehr ordnungsgemäß wieder auf 100 Prozent hochfährt, selbst wenn der entsprechende Befehl kommt. Oder wenn der 30-Prozent-Befehl mit dem 60-Prozent-Befehl vertauscht wurde und bei einem Regelbefehl zu viel reduziert wird.
Gehen Sie davon aus, zukünftig mehr kleinere Anlagen abzuregeln?
Nicht unbedingt. Zum einen gibt das EEG ja eine grobe Abschaltreihenfolge vor, die kleinere Erneuerbare-Energien-Anlagen ganz ans Ende der Regelmaßnahmen stellt. Zum anderen reichen die Anlagen über 100 Kilowatt in unserem Netzgebiet bisher aus, um auftretende Engpässe zu beseitigen. Wir gehen davon aus, dass wir in unserem Netzgebiet auch zukünftig nur sehr wenige kleinere Anlagen abregeln werden.
Das Gespräch führte Petra Franke.
Stefan Schindler
ist in der Netzführung der Main-Donau Netzgesellschaft verantwortlich für das Prozess- und Qualitätsmanagement.
Die EFR GmbH ist Anbieter eines Langwellendienstes für das Einspeisemanagement. Die Sendemasten übertragen die Steuersignale über Frequenzen, die europaweit exklusiv für die Funkrundsteuerung reserviert sind.
Die Sendemasten der Europäischen Funk-Rundsteuerung stehen in Mainflingen bei Frankfurt/Main, Burg und Lakihegy bei Budapest. Der Senderadius beträgt jeweils rund 500 Kilometer.
Die Ergebnisse des Funktionstests im Überblick. 51 Prozent der Photovoltaikanlagen konnten das Regelsignal nicht umsetzen.
Je nach Einsatzgebiet gibt es unterschiedliche Empfängertypen, die sich anhand der Bauform und Anzahl der steuerbaren Relais unterscheiden.
Ein im Zählerschrank montierter Funkrundsteuerempfänger mit Antenne.
