NAEEA+

Jede PV-Anlage muss mit einem sogenannten NA-Schutz geschützt werden. PV-Wechselrichter haben diesen Schutz integriert. Trotzdem wurde bisher gefordert, dass dieser Schutz zusätzlich als externes Schutzgerät installiert wird. Zu Recht?

Steckbrief

Beteiligte Departemente Technik und Informatik
Institut(e) Institut für Energie- und Mobilitätsforschung IEM
Forschungseinheit(en) IEM / Photovoltaiksysteme
Förderorganisation Schweizerische Eidgenossenschaft (Bundesverwaltung)
Laufzeit (geplant) 01.12.2022 - 01.01.2025
Projektleitung David Joss
Projektmitarbeitende Theo Zwahlen
Partner Bundesamt für Energie BFE
ETH Zürich (Leading House)
Fachhochschule Nordwestschweiz FHNW
Technische Universität Graz
SWISSOLAR - Schweizerischer Fachverband für Sonnenenergie
FGH Mannheim
Kühn - Netz und Systemschutz
Kreuter Electric GmbH
IWB
Groupe E SA
Primeo Energie
Repower AG
Romande Energie SA
SAK AG
Swissgrid AG
Technische Betriebe Weinfelden AG
VSE
VSEK
WWZ Energie AG
AET
AEW Energie AG
BKW Energie AG
CKW AG
EKZ - Energiecontracting
Eniwa AG
ewl - Energie Wasser Luzern
EWS AG
ewz
Schlüsselwörter Netzanschluss von Photovoltaikanlagen, NA-Schutz, Ländereinstellungen Schweiz

Ausgangslage

Die Sicherheit des elektrischen Stromnetzes ist nur gegeben, wenn die Netzspannung und Netzfrequenz in engen, normativ vorgegebenen Grenzen sind. Werden diese Grenzen verletzt, drohen Schäden an elektrischen Verbrauchern und insbesondere an den grossen Kraftwerken. Damit dies nicht geschieht, trennen sie sich vom Netz. Das Stromnetz fällt dann aus, es tritt zumindest lokal ein Blackout ein. Auch Photovoltaikanlagen (PV-Anlagen) müssen sich dann vom Netz trennen: Es wäre gefährlich, wenn ein unzulässiger Netzzustand von PV-Anlagen weiter erhalten würde. Jede PV-Anlage muss deshalb über entsprechende Schutzfunktionen, genannt «NA-Schutz» verfügen. Bis ins Jahr 2024 wurde vielfach debattiert, ob diese Schutzfunktion im Wechselrichter integriert sein darf, oder ob sie zusätzlich extern redundant aufgebaut werden muss. Die Branchenempfehlung NA/EEA des Verband Schweizerischer Elektrizitätsunternehmen (VSE) fordert seit 2014 und noch deutlicher seit 2020, dass PV-Anlagen ab 30 kVA mit einem externen NA-Schutz versehen werden müssen. Gründe für- und gegen den externen NA-Schutz wurden vielfach ausgetauscht, doch ein Konsens nicht gefunden. Letztendlich entscheidet jeder Netzbetreiber für sich, was in seinem Netzgebiet gilt. Ein grosses Konsortium bestehend aus diversen Netzbetreibern, Verbänden und Hochschulen aus der Schweiz, Österreich und Deutschland haben sich 2022 zusammengeschlossen, um in dieser Sache eine gemeinsame Lösung zu finden.

Vorgehen

Unter der Leitung der Forschungsstelle Energienetze (FEN) der ETH Zürich werden folgende Arbeitspakete bearbeitet: Arbeitspaket 0: Lenkungskreis Arbeitspaket 1: Qualitative NA-Schutz-Analyse (AP1.1: Bedürfnisabklärung Schutzverhalten und NA-Schutz-Konfigurationen (Leitung: VSE FG Schutztechnik & Swissolar); AP1.2: Grundlegende NA-Schutz-Funktion, relevante Normen (Leitung: FHNW); AP1.3: Prozessanalyse (Leitung: Uni Graz); AP1.4: Experimentelle Untersuchungen (Leitung: BFH)) Arbeitspaket 2: Quantitative NA-Schutz-Analyse (Leitung: ETHZ) (AP2.1: Technische Modellierung und Szenariendefinition; AP2.2: Auswahl von Kriterien und Zielgrössen für Sicherheitsquantifizierung; AP2.3: Durchführung der quantitativen Szenarienanalyse; AP2.4: Auswertung) AP3: Auswertung (AP3.1: Erstellung Umfrage; AP3.2 Erhebung Umfrage, Auswertung) Die Aufgabe des PV-Labors im Projekt ist es, Wechselrichter mit und ohne externen NA-Schutz auf ihr Verhalten bei Netzstörungen zu untersuchen. Dabei werden mögliche Fehlverhalten gesucht, und die netz- und anlageseitigen Schalttransienten werden untersucht. Ebenso hat das PV-Labor Einsitz im Lenkungsausschuss des Projektes.

Ergebnisse

Im Juni 2024 ist das Projektkonsortium zum Konsens gekommen, dass die Nachteile des externen NA-Schutzes den Vorteilen überwiegen. Diese Nachteile sind insbesondere: Die Tatsache, dass der externe NA-Schutz für kein realistisches und relevantes Störszenario einen Mehrwert bietet. Die hohen Kosten für den externen NA-Schutz. Die hohe Funktionalität und Sicherheit, die in den Wechselrichtern bereits eingebaut ist. Die zusätzliche Komplexität und damit Störungsanfälligkeit bei Inbetriebnahme und Betrieb, die mit dem externen NA-Schutz zum System hinzugefügt wird. Die offizielle Mitteilung des Projektkonsortiums kann auf Aramis eingesehen werden (Link siehe unten).

Ausblick

Die Projektmitglieder, die ebenfalls in der zuständigen Fachkommission des VSE Einsitz haben, welche die VSE-Branchenempfehlung NA/EEA verfassen, werden die Erkenntnisse aus dem Projekt in die neue Fassung einfliessen lassen. Die Publikation wird für Anfang 2025 erwartet. Was gilt bis dahin? Dieses Projekt hat keinen Einfluss auf die Rechtslage: Der Verteilnetzbetreiber macht die Vorgaben, ob ein externer NA-Schutz benötigt wird oder nicht. Einige Netzbetreiber verzichten schon heute auf den NA-Schutz, andere werden sich strikt an die aktuell gültige Branchenempfehlung des VSE halten. Ab dem Erscheinen der neuen Branchenempfehlung kann davon ausgegangen werden, dass kein externer NA-Schutz mehr installiert wird.