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Bild 1. Eisbruch mit fatalen Folgen: Falls große Teile des Netzes ausfallen, können mobile Speicher schnell Lastspitzen ausregeln und energieintensive Notstromaggregate in vielen Fällen ersetzen

Kein Blackout mit mobiler Speicherlösung

Bild 2. Beweglich und jederzeit über flexible Leitungen und BV-Steckverbinder mit dem Netz verbunden: Notstromaggregate und mobile Batteriespeicher

Bild 3. Der Anschluss eines Notstromaggregates am Einspeisepunkt erfolgt einfach über flexible Leitungen und Steckverbinder

Bild 4. Buchse und Stecker des BV-Systems: Die einpoligen Buchsen und Steckverbinder sind mit der etablierten MC-Kontaktlamelle ausgestattet. Die Kontakteinsätze bestehen aus versilbertem Messing. Eine Bajonett- oder „Pushpull“- Verriegelung verhindert eine versehentliche Trennung. Mit Polyamid- Isolation eignen sie sich für den Einsatz bis zu 1.000 V und 1.000 A

Der Netzausbau ist schon lange ein großes Thema, das sich aber noch einige Jahre hinziehen wird. Parallel schreitet der Umstieg auf die regenerativen Energieträger weiter voran. Das stellt Netzbetreiber vor große Herausforderungen, zu denen unter anderem die Speicherung der Energie zählt. Mobile Speicherbatterien treten jetzt als willkommene Übergangslösung auf den Plan. Sie sorgen punktuell und zeitlich begrenzt für „Energie on demand“ und entlasten die Netze. Multi-Contact liefert dazu die passenden Steckverbinder.

Vor zwei Jahren kürte „Bild der Wissenschaft“ den Energie- Thriller „Blackout – Morgen ist es zu spät“ zum spannendsten Wissensbuch des Jahres. In düsterer Utopie beschreibt der österreichische Schriftsteller Marc Elsberg darin die katastrophalen Zustände in Europa nach einem totalen Stromausfall. In seinem Bestseller ist der Kollaps des Stromnetzes die Folge eines terroristischen Angriffs. „Solche Horrorszenarien sind Verkaufsschlager, weil sie an unsere tiefsten Ängste appellieren. Man erinnere sich nur an die Hysterie kurz vor der Jahrtausendwende. Im Großen und Ganzen sind unsere Versorgungsnetze jedoch noch nicht anfällig für solche Blackouts“, ist Markus Müller, Marktentwickler beim internationalen Steckverbinderhersteller Multi-Contact, überzeugt.

Mobile Speicherbatterien bieten Abhilfe
Die zunehmende Anzahl von dezentralen Energieerzeugern bringt unser Stromnetz allerdings in Bewegung. Aus diesem Grund denkt M. Müller an eine Lösung, mit der sich Netzschwankungen ausgleichen und sogar partielle Zusammenbrüche des Netzes vermeiden lassen: mobile Speicherbatterien mit Kapazitäten von 50 kWh bis zu 250 kWh. Werden diese gezielt an ausgewählten Netzknoten angeschlossen, lassen sich damit Spannungsspitzen und Spannungseinbruche ausgleichen. „Der weltweite Blackout ist etwas für Thriller-Autoren, die Stabilität eines Netzes sicherzustellen etwas sehr Reales“, so M. Müller. Naturkatastrophen, wie das Hochwasser des Jahres 2013, verdeutlichen dies. Ist ein Teil des Stromnetzes aufgrund von Überflutung, Eisbruch (Bild 1) oder Erdbeben vom großen Verbundnetz abgetrennt, müssen manchmal tausende Haushalte für Tage ohne Strom auskommen. Für die Bevölkerung ist das ein Desaster; für die Patienten in medizinischen Einrichtungen kann dies im schlimmsten Fall fatale Folgen haben. In Inselnetzen erfolgt der Netzbetrieb zumeist über ein großes Notstromaggregat oder ein lokales Kraftwerk als Hauptenergiequelle. Was fehlt, ist die Ausgleichskapazität eines großen Verbundnetzes. So können starke Schwankungen eingespeister Energie, zum Beispiel von PV-Anlagen, ein Inselnetz zum Zusammenbruch bringen. Große Speicherbatterien aber könnten Leistungsspitzen kappen und gleichzeitig den Generator stützen, wenn sich gerade ein paar Wolken vor die Sonne schieben. Gleichzeitig kann die Größe des Generators deutlich kleiner ausfallen, da er nicht mehr die Spitzenlast zur Verfügung stellen muss. Der gleichmäßige Betrieb des Generators wirkt sich außerdem positiv auf den Kraftstoffverbrauch aus – ein Umstand, der in Katastrophengebieten Versorgungsengpässe vermeiden kann.

Die einfache und dennoch effektive Speicherlösung
Die Idee einer mobilen Speicherlösung kam M. Müller auf der Suche nach einer flexiblen Lösung zur Stützung des bestehenden Versorgungsnetzes. „Landauf, landab existieren Einspeisepunkte, die dafür geschaffen wurden, im Ernstfall den Anschluss von Notstromaggregaten zu erlauben. An den gleichen Punkten besteht die Möglichkeit zum Anschluss von Batteriespeichern zur Entnahme und Rückspeisung von Energie“, fasst M. Müller seine Intention zusammen. Sein Lösungsvorschlag: Mobile Batteriespeicher, die als Pkw- bzw. Lkw-Anhänger oder Container ausgelegt sind (Bild 2). Mit flexiblen Leitungen und Steckverbindern können sie dann an den Netzknoten angebunden werden und so das Versorgungsnetz schnell und flexibel stabilisieren (Bild 3). Auf diese Weise lassen sich schnell bis zu 400 kW im 400-V-Netz übertragen. Von dieser Idee ist auch das „Deutsche CleanTech Institut“, DCTI, überzeugt: Es zeichnete die mobile Speicherlösung 2013 als „Innovation pro Energiewende“ aus. Laut DCTI bietet die Lösung einen flexiblen Beitrag zur Gestaltung des Smart Grid. Vorhandene Netze können mit den mobilen Speichern problemlos an zukünftige Anforderungen, wie dezentrale Einspeisung oder Bedarfsänderungen durch Zuwachs in Ballungsräumen und Verödung ländlicher Gegenden, angepasst werden. Auch die Zunahme von Ladevorgängen durch Elektrofahrzeuge an Verkehrsknotenpunkten in der Urlaubszeit ließe sich mit den Batteriespeichern auffangen.

Punktuelle Entlastung anstelle großflächigem Kapazitätsausbau
Im deutschen Niederspannungsnetz kommt der Strom längst nicht mehr nur von einigen wenigen Kraftwerken, sondern wird von einer rasant wachsenden Anzahl dezentraler Quellen eingespeist. Allein die Nennleistung der Photovoltaik-Anlagen in Deutschland übersteigt in der Summe bereits 35 GW. Hinzu kommt die elektrische Energie von Windkraftgeneratoren und Biogasanlagen. Die dezentralen Erzeugungsanlagen haben inzwischen eine systemrelevante Größenordnung erreicht. Bei einem weiteren Ausbau der erneuerbaren Energien werden Netzengpässe nicht zu vermeiden sein. Allerdings deutet vieles darauf hin, dass diese punktuell beziehungsweise saisonal auftreten. Die Dezentralisierung der Stromerzeugung und die Steigerung des Anteils des aus erneuerbaren Energien erzeugten Stroms sind politisch gewollt. Die Notwendigkeit des Netzausbaus ist erkannt und wird gerade emotional diskutiert. Es entsteht dabei die Vorstellung eines großflächig überlasteten Netzes, das es auf allen Ebenen zu erneuern gilt. Es muss aber die Frage erlaubt sein, inwiefern die temporäre Einbindung großer Speicher nicht eher eine Lösung darstellt als ein genereller Netzausbau. Die punktuelle Entlastung anstelle des großflächigen Kapazitätsausbaus konnte schon morgen zur Verfügung stehen, während sich die Diskussion um neue Stromtrassen noch über Jahre hinziehen wird. Die Zahl der Einspeiser hat sich viel rasanter entwickelt als es die Netzinfrastruktur erlaubt.

Je nach Energieform ist das Netz großen Schwankungen ausgesetzt: Im Sommer sorgen PV-Anlagen für einen Überschuss, im Winter sind es die Windenergieanlagen, die das Netz an seine Leistungsgrenze bringen – sogenannte negative Regelleistung. Dies verursacht doppelt Kosten: Zum einen durch Drosseln oder Abschalten der Anlagen, wenn der Strom nicht verbraucht oder gespeichert werden kann, und zum anderen durch den negativen Strompreis. Was wie ein reiner Wunschtraum vieler Verbraucher klingt, kommt bei überlasteten Netzen zum Tragen. Am 1. Weihnachtsfeiertag 2013 wurden um 4 Uhr für die Stromabnahme 220 €/MWh gezahlt, damit der zu viel produzierte Strom abgenommen wurde. Bis zu 9.200 MW wurden ins Ausland transportiert. Eine Lösung, die der Bundestag nicht mehr lange aufrecht halten will. So besteht der Plan, die Netze durch großflächigen Ausbau auf die Anforderungen der kernkraftfreien Zukunft zu rüsten. Als Auslegungsgrundlage für die Netzdimensionierung sind in diesem Fall die maximale Einspeiseleistung und der anzurechnende minimale Verbrauch entscheidend. Doch laut Experten wird es noch Jahre dauern, bis ein Konsens aller Entscheider gefunden ist und die Weichen gestellt sind, um einen solchen Netzausbau umzusetzen. Batteriespeicher könnten damit zu einer willkommenen Übergangslösung werden. Sie sorgen schon jetzt punktuell und zeitlich begrenzt für „Energie on demand“ und entlasten die Netze. Insbesondere der entstehende Markt für Elektrofahrzeuge wird das Netz an den Fernstraßen zeitlich begrenzt überproportional belasten.

Mobile Speicher könnten in den Ferienzeiten die erforderlichen Energiemengen in den Schwachlastzeiten speichern und in den Stoßzeiten an die Fahrzeuge abgeben. Unter Nutzung der bereits an vielen Netzknotenpunkten installierten Anschlusstechnik ließe sich das Konzept einfach, schnell und sicher umsetzen. Verborgen hinter Stahltüren befindet sich die Infrastruktur, die unter anderem dafür vorbereitet ist, ein Notstromaggregat anzuschließen. Wir finden diese Einspeisepunkte an Kliniken und öffentlichen Einrichtungen. Auch das Bundeskanzleramt verfügt über einen solchen Einspeisepunkt. Notstromaggregate werden dort mit flexiblen Leitungen entsprechend großer Querschnitte per Steckverbinder angeschlossen. Als Steckverbinder hat sich bei den Einspeisepunkten die „BV-Serie“ von Multi-Contact (Bild 4) durchgesetzt. Stattet man auch die Anschlussleitungen der geplanten Batteriespeicher mit den BV-Steckverbindern aus, erleichtert das zudem ihren problemlosen Einsatz. Techniker loben die gute Kontaktgabe und die leichte Handhabbarkeit der BV-Stecker. Das größte Modell der Reihe, der „21BV“, ist für Leitungen mit bis zu 400 mm 2 Querschnitt ausgelegt und kann Leistungen von bis zu 1 MW (1.000 A, 1.000 V) übertragen. Dabei lässt sich der Bajonett-Verschluss mit nur einer Hand bedienen. Sobald der eingebaute Mikroschalter der Steuerung signalisiert, dass die Strom führende Verbindung geschlossen ist, kann der Stromtransport beginnen. Das gibt Sicherheit für das Bedienpersonal und vermeidet gefährliche Pannen mit spannungsführenden Teilen. Lastlos ist der Steckverbinder auch unter Spannung steckbar. (ih)

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Autor:
Winnijar Kauz ist im Product Management bei der Multi-Contact AG in der Schweiz tätig. w.kauz@multi-contact.com