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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

Brief Aufforderung Erfassung PV-Anlagen

Brief Anweisung Nachrüstung PV-Anlagen

Wenn die Photovoltaik-Anlage nicht den Anforderungen entspricht

Die Elektra hat auf die Weisung der ElCom reagiert. Mithilfe ihrer Kunden hat sie bis Ende des vergangenen Jahres den Zustand der PV-Anlagen mit einer Leistung von mehr als 100 Kilowatt in ihrem Versorgungsgebiet erfasst. Dabei hat sich gezeigt, dass in vielen Fällen die PV-Anlagen nicht oder nur teilweise konform sind. Als Folge davon müssen die Betreiber der betroffenen PV-Anlage im Elektra Versorgungsgebiet diese nachrüsten und die Konformität mit diesem Formular bis spätestens 30. November 2019 schriftlich melden. 

Sollte es unter keinen technischen Umständen möglich sein, die Konformität mittels Länder- oder Parametersatz-Einstellung vorzunehmen, müssen die Kunden dies  der Elektra ebenfalls bis zur gleichen Frist schriftlich melden.


Die Elektra behält sich das Recht vor, im Anschluss an die Meldungen einzelne Stichproben-Kontrollen durchzuführen.

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. 

Direktkontakt

Direktkontakt

David Joss

Leiter Mess- und Steuertechnik


+41 31 763 31 37

djoss(at)elektra.ch

FAQ

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 geplant?

Die Eidgenössische Elektrizitätskommission (ElCom) verpflichtet die Verteilnetz-Betreiber 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. In einem zweiten Schritt wird die Nachrüstung der Wechselrichter-Einstellung bis November 2019 initiiert.

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 nachrüsten?

Wenn die Anlage als nicht konform eingestuft wurde, muss nachgerüstet werden. Die Elektra hat alle Betroffenen per Brief angeschrieben und zur Nachrüstung angewiesen. Die Nachrüstung hat im Versorgungsgebiet der Elektra bis 31.07.2019 zu erfolgen. Ist eine Nachrüstung technisch nicht möglich, muss dies der Elektra schriftlich bis Ende Juli 2019 ebenfalls gemeldet werden.


Wenn die Anlage als konform eingestuft wurde, müssen keine weiteren Schritte unternommen werden. Die Elektra hat die Betroffenen ebenfalls informiert. Sie behält sich das Recht vor, Stichprobenkontrollen durchzuführen.

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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