Das 50,2 Hz-Problem  

Studie zur "50,2-Hz-Abschaltung von PV-Anlagen am Niederspannungsnetz" 

Eine Vielzahl älterer Photovoltaikanlagen genügt nicht mehr den aktuellen Standards zur Frequenzhaltung im deutschen Stromnetz (so genanntes "50,2 Hz-Problem"). Eine Studie identifiziert Nachrüstmöglichkeiten.

Hintergrund
Die stetig wachsende Zahl installierter dezentraler Stromerzeugeranlagen stellt neue Herausforderungen an die Netz- und Systemsicherheit. Ein konkretes Problem ist die Frequenzhaltung: wird eine Überfrequenz von 50,2 Hz oder mehr erreicht, so schaltet eine Erzeugungsanlage mit Anschluss am Niederspannungsnetz bisher automatisch ab. Da mittlerweile bereits rund 20 GW Leistung allein im Bereich Photovoltaik in Deutschland installiert sind, könnte eine solche plötzliche Trennung die Systemstabilität ernsthaft stören. Für neue Erzeugungsanlagen existiert mit der VDE-AR-N 4105 eine technische Vorschrift, mit der eine verbesserte Integration von Erzeugungsleistung möglich wird. Für Altanlagen müssen dagegen zunächst grundsätzliche Aspekte von Nachrüstungsmaßnahmen geklärt werden. Das war das Ziel einer gemeinsamen Studie von Übertragungsnetzbetreibern, dem Bundesverband Solarwirtschaft und dem VDE/FNN unter dem Dach der BMWi-Netzplattform mit Bundeswirtschaftsministerium, Bundesumweltministerium und Bundesnetzagentur.

Studienergebnis
Das Kernergebnis der Studie besagt, dass rund 315.000 mittlere bis große Photovoltaikanlagen mit Anschluss am Niederspannungsnetz zwischen 2012 und 2014 technisch umgerüstet werden sollten. Die Nachrüstung wird für alle nach dem 1.9.2005 in Betrieb genommenen Photovoltaikanlagen mit einer installierten Leistung von mehr als 10 kWp empfohlen (d.h. kleinere Aufdachanlagen auf Einfamilienhäusern wären bspw. von der Nachrüstung ausgenommen).

Die Empfehlung der Studie sieht unter Berücksichtigung der genauen technischen Gegebenheiten bzw. Umsetzungsmöglichkeiten und mit der Zielstellung, Umfang und Kosten einer Nachrüstung möglichst gering zu halten, grundsätzlich eine bei einer Überfrequenz von 50,2 Hz einsetzende frequenzabhängige Reduktion der in das Netz einspeisenden Wirkleistung vor, solange bis eine Frequenz von 51,5 Hz erreicht ist. Bei 51,5 Hz erfolgt die Trennung der am Netz befindlichen Erzeugungsanlagen. Die Ausgestaltung soll über folgende Teillösungen erfolgen:

  1. Anforderung der VDE-AR-N 4105 (verbesserte Kennlinienstatik zwischen 50,2 Hz und 51,5 Hz; Wiederzuschaltfrequenz: 50,05 Hz)
  2. Anforderung der technischen Richtlinie "Erzeugungsanlagen am Mittelspannungsnetz", BDEW, Juni 2008 (Kennlinienstatik zwischen 50,2 Hz und 51,5 Hz, Wiederzuschaltfrequenz: 50,05 Hz)
  3. Anforderung des FNN-Hinweises "Übergangsregelung zur frequenzabhängigen Wirkleistungssteuerung von PV-Anlagen am NS-Netz", Verfahren a).
Dabei handelt es sich in den weit überwiegenden Fällen um einen Software-Update oder um eine Änderung von Parametereinstellungen im Wechselrichter. Die konkrete Ausgestaltung von "Lösung 3" erfordert die Berücksichtigung von Anforderungen an einen sicheren und zuverlässigen Verteilnetzbetrieb, insbesondere im Fall eines Netzersatzanlagenbetriebs.

Die zu entwickelnden Maßnahmen sind eine Voraussetzung für den weiterhin sicheren Betrieb des europäischen Verbundsystems. Sie sind außerdem notwendig, um das Elektrizitätssystem mit Blick auf die von der Bundesregierung formulierten Ziele für den Ausbau der Erneuerbaren Energien umzubauen.

Weiteres Vorgehen
Die grundsätzlichen Ergebnisse und Handlungsempfehlungen der Studie sollen Grundlage für die Umsetzung im Ordnungsrahmen sein (EnWG-Novelle, § 12 Absatz 3a). Die entsprechende Rechtsverordnung wird in Federführung des BMWi in Abstimmung mit dem BMU erarbeitet und soll zum 1. Januar 2012 vorliegen.


Das Wichtigste in Kürze:
  • technische Nachrüstung von PV-Bestandsanlagen nötig, um die Stabilität des deutschen und europäischen Stromnetzes nicht zu gefährden
  • Studie rechnet mit 315.000 umzurüstenden PV-Anlagen in Deutschland
  • Geschätzter Umstellungszeitraum: drei bis vier Jahre
  • PV-Anlagen kleinerer Leistung (in der Regel Privathaushalte und Hausbesitzer) nicht betroffen