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Verhalten von Photovoltaik-Anlagen bei Frequenz 50,2 Hertz

Photovoltaik-Anlagen >= 100 kW: 
Verhalten bei Abweichungen von der Normfrequenz

Aktuell bestehen Photovoltaik-Anlagen (PV-Anlagen), die sich bei einer Überfrequenz von 50,2 Hertz schlagartig vom Netz trennen. Im Extremfall führt dies dazu, dass dem Verteilnetz plötzlich eine grosse Menge an Leistung fehlt und dadurch die sichere, konstante Stromversorgung gefährdet wird.  Als Reaktion auf diese Situation hat die Eidgenössische Elektrizitätskommission (ElCom) eine Weisung herausgegeben.  

Das Ziel besteht darin, dass nur noch PV-Anlagen in Betrieb sind, die bei einer Überfrequenz von 50,2 Hertz und höher ihre Produktion langsam zurückfahren, statt diese sofort zu unterbrechen.

Kunden der Elektra, die in diesem Zusammenhang angeschrieben wurden, können den Stand ihrer Photovoltaik-Anlage auch digital erfassen:

Formular zur Erfassung der PV-Anlage

Kundenschreiben betr. Erfassung PV-Anlagen

Umsetzung der ElCom-Weisung

Die Umsetzung der Weisung, die durch die ElCom erlassen wurde, erfolgt in zwei Schritten:

Schritt 1: Die Schweizer Verteilnetzbetreiber müssen bis Ende 2018 die Einstellungen aller PV-Anlagen mit einer Anschlussleistung von 100 Kilowatt oder mehr erfassen. Die Angaben sind bis am 31. Januar 2019 der ElCom zu melden. Konkret betrifft dies folgende Informationen: 

  • Anzahl und kumulierte Leistung der PV-Anlagen >= 100 kW (Angaben pro Installations-Jahr) 
  • Anzahl und kumulierte Leistung der kontrollierten Anlagen >= 100 kW, die nicht ein konformes Frequenzverhalten aufweisen

Schritt 2: Die nicht normkonformen PV-Anlagen müssen mittels einer korrekten Auswahl der Ländereinstellungen dem geforderten Stand angepasst oder nötigenfalls bis Ende November 2019 nachgerüstet werden. 

Das korrekte Verhalten wird in NA-EEA (2014) vom VSE beschrieben und ist Teil der NA/EEA-CH Ländereinstellungen Schweiz (2017). Konkret müssen Wechselrichter im Falle einer Überfrequenz ab 50,2Hz die Leistung mit einem Gradienten von 40% P/Hz reduzieren. 

Wenn die Photovoltaik-Anlage nicht den Anforderungen entspricht

In vielen Fällen ist es nötig, dass der Installateur oder der Solarteur der PV-Anlage den aktuellen Stand vor Ort aufnimmt. Sollte die Erhebung zeigen, dass die Anlage nicht den Anforderungen entspricht, ist eine Anpassung der Ländereinstellung notwendig. Im Sinne einer effizienten Umsetzung der ElCom-Weisung empfiehlt die Elektra, dass der Installateur/Solarteur

  • den aktuellen Stand der Photovoltaik-Anlage mit diesem Formular erfasst. 
  • die Anpassung – sofern notwendig – nach erfolgter Erfassung vornimmt.
  • den neuen, normkonformen Stand ebenfalls im vorgegebenen Formular unter «Ländereinstellung neu» erfasst.

Durch dieses Vorgehen wird vermieden, dass der Installateur/Solarteur mehrmals aufgeboten werden muss.

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Bei Fragen hilft Ihnen David Joss gerne weiter.


David Joss
Fachspezialist Smart Grid
+41 31 763 31 37
djoss@elektra.ch

FAQ - zur Verfügung gestellt durch die BKW Energie

Was ist das 50,2-Hertz-Problem?

Stromnetze gehören zu den sensiblen Infrastrukturen. Zu jeder Zeit müssen Energienachfrage
und Energieangebot im Gleichgewicht stehen. Ob dies der Fall ist, lässt sich an der Frequenz ablesen. Im europäischen Stromnetz, von dem auch das Schweizer Netz ein Teil ist, beträgt die Frequenz im Normalzustand 50 Hertz (Hz). Wenn die Frequenz ansteigt, deutet das darauf hin, dass mehr Leistung ins Stromnetz eingespeist wird, als zur gleichen Zeit verbraucht wird.

Leichte Schwankungen nach oben und unten sind üblich und werden beherrscht. Zu einem Problem kommt es aber, wenn die Frequenz stark unter oder über dem Zielwert von 50 Hz liegt. Sollte die Frequenz zum Beispiel auf 50.2 Hz steigen, schalten sich sehr viele ältere dezentrale Energieerzeugungs-Anlagen (z.B. Photovoltaik-Anlagen) zeitgleich ab. Dadurch im europäischen Netz abrupt mehrere Gigawatt Erzeugungskapazität ausfallen. Von einer Sekunde zur nächsten würde somit das Stromangebot stark zurückgehen. Zwar steht für Notfälle eine Reserve bereit, doch diese wäre sowohl von der Menge als auch von der Aktivierungszeit nicht ausreichend. Daher könnte es zu einem grossräumigen Ausfall des Stromnetzes kommen, einem so genannten Black-out.

Um ein hohes Mass an Versorgungssicherheit in der Schweiz und Europa zu gewährleisten, sind Vorsorgemassnahmen erforderlich. Die heute gültigen Empfehlungen für den Netzanschluss von Erzeugungsanlagen sorgen dafür, dass neue Anlagen sich schrittweise – also "sanft" – bei einem Überschreiten der Frequenz von 50.2 Hz abschalten.

Was ist die Relevanz für die Schweiz?

Gemäss einer 2016 von dem schweizerischen Übertragungsnetzbetreiber Swissgrid und dem Verband Schweizerischer Elektrizitätsunternehmen VSE durchgeführten Erhebung, sind in der Schweiz dezentrale Erzeugungsanlagen mit einer gesamthaften Leistung von rund 800 Megawatt am Netz, welche ein nicht dem aktuellen Stand der Technik entsprechendes «sanftes» Trennverhalten bei Frequenzabweichungen aufweisen.

Die Eidgenössische Elektrizitätskommission (ElCom) hat daher in ihrer Weisung 1/2018 festgestellt, dass in der Schweiz ein sogenanntes Retrofit-Programm für ältere Anlagen durchgeführt werden soll. Dieses soll den Anteil nicht-konformer dezentraler Erzeugungsanlagen auf ein für die  Systemsicherheit erträgliches Mass absenken.

Welches Vorgehen ist konkret geplant?

Die Eidgenössische Elektrizitätskommission (ElCom) verpflichtet die Verteilnetzbetreiber in einem ersten Schritt bis Ende 2018 sämtliche Photovoltaik-Anlagen mit einer Anschlussleitung grösser 100 kVA zu kontrollieren. Dabei muss überprüft werden, ob die Anlagen die Vorgaben zum Frequenzverhalten gemäss der Branchenempfehlung zum Netzanschluss für Erzeugungsanlagen (NA/EEA-CH 2014 Ziffern 5.4.3.5, 6.4.3.5 sowie 7.4.3.4) einhalten. Mit den Angaben zu den Wechselrichtern gemäss beigefügtem Formular kann dies überprüft werden. In einem zweiten Schritt könnte bei Bedarf eine etwaige Nachrüstung der Wechselrichtereinstellung bis November 2019 initiiert werden.

Was bedeutet eine mögliche Nachrüstung der Anlagen für mich?

In der Regel sind für eine Nachrüstung keine zusätzlichen technischen Installationen nötig. Abgesehen von Einzelfällen müssen auch keine Wechselrichter ausgetauscht werden. Die Vorgaben können normalerweise durch eine Anpassung der Einstellungen der Wechselrichter oder der Wechselrichter-Software umgesetzt werden.

Muss ich bereits jetzt nachrüsten?

Nein. Im ersten Schritt werden lediglich Informationen gesammelt. Die allfällige Nachrüstfrist läuft dann bis Ende November 2019.

Die Elektra empfiehlt eine notwendige Nachrüstung im Zuge der Datenerhebung vorzunehmen.

Verändert sich durch die Nachrüstung die Leistung oder der Ertrag meiner Anlage?

Nein. Durch die Nachrüstung zur Anpassung des Verhaltens Ihrer Anlage bei Abweichungen von der Normfrequenz ändert sich die Leistung der Photovoltaik-Anlage nicht. Daher können durch die Nachrüstung keine Ertragseinbussen entstehen. Es handelt sich hierbei um eine Massnahme ausschliesslich zur Sicherstellung der Netzstabilität, die keine Auswirkungen
auf den normalen Betrieb Ihrer Anlage hat.

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