Im unterfränkischen Haßfurt hat das Stadtwerk Trafostationen mit Wandlerzählern und Sensorik ausgestattet. Der Einsatz der Technik hat zum Teil überraschende Erkenntnisse gebracht.

 

Es ist ein Pilotprojekt und Felix Zösch hält es für sinnvoll, mindestens noch ein weiteres Jahr die Messtechnik des finnischen Herstellers Aidon im Niederspannungsnetz des Stadtwerks Haßfurt zu testen. Der Prokurist und technische Leiter des unterfränkischen Versorgers ist aber schon nach knapp einem Jahr Laufzeit von den bisherigen Ergebnissen sehr angetan. „Wir haben viele Informationen bekommen, die wir vorher nicht hatten“, sagt Zösch.

Stromnetz wird durch minderwertige Komponenten „verschmutzt“

Mit ihrer Festlegung zur Integration steuerbarer Verbrauchseinrichtungen ins Stromnetz hat die Bundesnetzagentur im vergangenen November die Vorgaben des § 14a im Energiewirtschaftsgesetz umgesetzt und die regulatorische Grundlage für das Steuern in der Niederspannung zur Stabilisierung des Netzes geschaffen. Sie bezieht sich allerdings nur auf die Verbrauchsseite, etwa den Betrieb von Wärmepumpen oder Ladestationen, und setzt die Ermittlung von Netzzustandsdaten voraus. „Für uns sind die Verbraucher aber gar nicht das Problem“, sagt Felix Zösch.

Es seien eher die Erzeuger, die an einigen Stellen im Haßfurter Netz die Stabilität gefährden. Gerade beim Trafo am Übergabepunkt zum vorgelagerten Hochspannungsnetz des Bayernwerks stößt dem Stadtwerkprokuristen zufolge die Infrastruktur seit Langem an ihre Grenzen, man dränge seit zehn Jahren auf den Austausch. Das Pilotprojekt mit Aidon habe dies bestätigt.
 
„Die große Menge an erneuerbaren Energieanlagen in unserem Netz und deren hohe Einspeisemengen haben uns bereits zum Abregeln gezwungen“, berichtet Zösch. Neue, größer dimensionierte Trafos sollen dies künftig vermeiden. Insgesamt hat das Stadtwerk Haßfurt zurzeit 51 MW an regenerativer Erzeugungsleistung an seinem Niederspannungsnetz, davon 31 MW aus Windkraft und 20 MW aus Photovoltaik sowie 8 MW aus Kraft-Wärme-Kopplung.

Mittlerweile sind vier Trafostationen mit Messtechnik ausgestattet, die jeweils den kompletten Abgang überwacht. Sie liefert Daten, wie sich Ströme und Spannung verhalten, und darüber hinaus noch zahlreiche Werte zur Stromqualität, wie Christoph Scharfenort, Vertriebsleiter von Aidon in Deutschland, betont.

„Uns war beispielsweise nicht bewusst, wie verschmutzt das Stromnetz mit der Zeit durch verschiedene Komponenten ist“, so Zösch. Etwa minderwertige Wechselrichter oder Trafos für LED-Leuchten, nicht selten aus chinesischer Produktion, seien dafür verantwortlich, dass viel Blindleistung ins Netz komme und letztlich neben der Wirkleistung verteilt werde. Die neue Messtechnik, die über Wandler niederspannungsseitig in die Trafostation eingehängt wurde, habe hier zu neuen Erkenntnissen geführt.

Über einen IO-Adapter können noch bis zu acht Sensoren an den Wandlerzähler angebunden werden. Es gehe dabei nicht um Stromdaten. Die Informationen seien deshalb aber nicht minder wichtig. „Wenn etwa der Türsensor anschlägt, wurde wahrscheinlich die Tür unberechtigterweise geöffnet“, erklärt Scharfenort. Man dürfe nicht vergessen, dass man es mit einer kritischen Infrastruktur zu tun habe, die zum einen im Fokus von Cyberkriminellen stehe, zum anderen aber auch physischen Attacken ausgesetzt sein könne.

Auch physische Attacken auf die kritische Infrastruktur denkbar

Damit das Monitoring auch bei der ungeheuren Menge an Messwerten, die erhoben werden, beherrschbar bleibt, arbeitet die Aidon-Lösung mit Alarmmeldungen, die bei einer bestimmten Abweichung von den jeweiligen Normwerten ausgelöst werden. „Diese Meldungen kommen dann in der Leitstelle des Netzbetreibers an und die Mitarbeiter dort können sich gezielt des Problems annehmen. Wir müllen also nicht die Leitstelle mit Millionen von Daten zu“, erläutert Scharfenort und fügt hinzu: „Ohnehin sieht der § 14a EnWG derzeit eine Taktung von einer Minute vor, an diesen Standard orientieren wir uns, können die Messungen aber bei Bedarf weiter verfeinern.“

Leitstellen im eigentlichen Sinne, wie sie die Übertragungsnetzbetreiber haben oder die Verteilnetzbetreiber für die Hoch- und Mittelspannungsebene, gibt es für die Verteilnetzebene noch nicht. Doch eine Reihe von Dienstleistern arbeitet daran und hat mittlerweile auch Lösungen präsentiert, die es ermöglichen, Niederspannungsnetze zu monitoren und zu steuern.

Die Eon-Tochtergesellschaft Envelio ist ein solches Unternehmen. Ihr Gründer und Geschäftsführer Simon Koopmann berichtete Anfang 2024 im Gespräch mit E&M von einer „ganzheitlichen Niederspannungslösung“, die perspektivisch zu einem Niederspannungsleitsystem entwickelt werde. Die „Intelligent Grid Platform“, so die Bezeichnung der All-in-One-Software, soll sowohl die Netzanschlussprozesse als auch die Betriebsführung und die Zielplanung des Netzes unterstützen.

Der IT-Dienstleister Vivavis wirbt für seine „Smart Grid Operation Platform“ zur Niederspannungsnetzführung. „Beobachten, steuern, optimieren“ − so beschreibt Vivavis die Funktionen der Lösung und verweist darauf, dass die Plattform als Ergänzung in das verfügbare Netzleitsystem der Mittel- und Hochspannung integriert werden kann.

Im Projekt „Resigent“, das vom Bundeswirtschaftsministerium gefördert wird, arbeitet Vivavis auch mit dem Stadtwerk Haßfurt zusammen an Lösungen zur Überwachung und Steuerung des Verteilnetzes. Unter anderem geht es dabei um die Integration steuerbarer Verbraucher ins Niederspannungsnetz und insbesondere um die hardware- und softwareseitigen Voraussetzungen, die dafür geschaffen werden müssen.

Im operativen Einsatz ist die Niederspannungsleittechnik von Vivavis beim unterfränkischen Versorger derzeit noch nicht. Erst wenn in allen oder zumindest im Großteil der insgesamt 130 Trafostationen im Haßfurter Netz die Messtechnik verbaut ist, sei eine Smart Grid Operation Platform für das Niederspannungsnetz sinnvoll. Laut Felix Zösch soll dies mittel- und langfristig auch geschehen, wenn sich der bisherige Erfolg des Pilotprojekts nachhaltig bestätigt.

Smart-Grid-Forschungsprojekt zur Integration steuerbarer Verbraucher

Im Juli wird Aidon noch eine Weiterentwicklung zur derzeit eingesetzten Technik präsentieren. Dann können auch einzelne Abgänge einer Trafostation gemessen werden, sodass der Netzbetreiber ein noch genaueres Bild erhält. „In der Regel hat jede Station zwischen sieben und zwölf Abgängen“, erläutert Christoph Scharfenort.

Für jeden dieser Abgänge erfolge dann eine Wandlermessung. Einem Beispiel zufolge, das der Vertriebsleiter vorrechnet, lassen sich so Einzelwerte wie Spannung, Strom, Oberschwingungen, Lastprofile und Netzqualität ermitteln, die dann über einen Kabelanschluss an den Zähler geleitet werden und von dort aus in eine Datenbank. „Wir haben Schnittstellen zu allen möglichen Systemen, etwa zu Planungstools oder eben Leitsystemen, geschaffen, in denen die Daten verarbeitet werden“, so Scharfenort. Die Prozesse zum Schalten und Regeln seien dann aber nicht mehr Sache der Aidon-Technik, für die Konzernschwester „Neugemacht“ aber durchaus.

Das Unternehmen mit dem etwas eigentümlichen Namen hat sich die komplette Wertschöpfungskette im intelligenten Messwesen auf die Fahne geschrieben und sieht sich als Strategieberater genauso wie als Smart-Meter-Gateway-Administrator oder Metering-as-a-Service-Anbieter. Zum Angebot gehören unter anderem auch „Smart-Meter-Data-Management-Lösungen inklusive aEMT-Integration“, also die Integration der Marktrolle „aktiver externer Marktteilnehmer“, über die nachgelagerte Geräte und Anlagen gesteuert werden.

Derzeit werden die Netzzustandsdaten noch in die Aidon-Cloud geleitet, dort verarbeitet und dann den Haßfurtern zur Verfügung gestellt. Künftig sollen sie allerdings direkt in die Systeme des kommunalen Versorgers fließen, spätestens dann, wenn eine Niederspannungsleitzentrale implementiert ist. Technisch wäre dies für Aidon schon heute möglich. Zösch ist überzeugt, dass in Zukunft auch die Steuerbefehle automatisch generiert und verschickt werden. Nur so sei die Komplexität des Stromsystems mit volatiler Erzeugung und volatilem Verbrauch sowie deren zunehmende Flexibilisierung zu beherrschen.