Das Projekt VEiN Verteilte Einspeisung in Niederspannungsnetze wird durch mehrere Verteilnetzbetreiber der Schweiz und dem Bundesamt für Energie getragen. Das Projekt ist in die operativen Teilprojekte Netze, Resultate, Anlagen, Kunden und Wissenschaftliche Begleitung unterteilt. Die Projektträger von VEiN nehmen über den Projektausschuss, die Begleitgruppe Netz und die Wissenschaftliche Begleitgruppe Einfluss auf das Projekt.
Mit dem Projekt VEiN sollen Erkenntnisse gewonnen werden, die den Verteilnetzbetreibern helfen, die Problemstellungen, die mit dem vermehrten Einsatz von dezentralen Einspeisungen (DEA) auftreten werden, in den Griff zu bekommen und auf eine effiziente Art und Wie-se zu lösen. Im Vorfeld zu VEiN wurden diesbezüglich mehrere Fragestellungen zusammengetragen, die mit dem Feldversuch VEiN, d.h. durch die Erfahrungen mit der Installation und dem überwachten Betrieb von dezentralen Energieerzeugern im Niederspannungsnetz TS Kreuzmatt der AEW Energie AG in Rheinfelden beantwortet werden sollen. Um zusätzliche Informationen über das Verhalten der dezentralen Einspeisungen und über das NS-Netz so-wie über die Netzqualität zu erhalten, wurden mehrere Tests mit den Anlagen durchgeführt.
Die Suche nach geeigneten Standorten für die Platzierung der dezentralen Einspeisungen von VEiN hat gezeigt, dass es nicht einfach ist, solche zu finden. So müssen jeweils mehrere Rahmenbedingungen für eine Installation von Anlagen erfüllt sein, wie die Bereitschaft der Liegenschaftsbesitzer, die Eignung des Gebäudedaches für PV-Anlagen oder die Verfügbarkeit eines Raumes für BHKW oder elektrische Speicher. Zudem lässt auch der Schutz des Ortsbildes nicht jede Nutzung von Dachflächen für PV-Anlagen zu.
Mit den durchgeführten Tests, d.h. mit den unterschiedlichen Einspeisungen ab BHKW, den PV-Anlagen und auch zusätzlich mit dem mobilen FU wurden die Grenzen der Einspeisung im NS-Netz der TS Kreuzmatt nicht erreicht, da die Spannungsqualitätsnorm EN50160 durch den Einsatz der DEA nicht verletzt wurde. Es wurden wohl einzelne Überschreitungen der Grenzwerte bei einzelnen harmonischen Spannungen registriert, die jedoch nicht eindeutig den DEA zugeordnet werden können. Die Langzeit und Kurzzeit Flicker blieben ebenfalls inner-halb der Grenzwerte der Spannungsqualitätsnorm.
Die unterschiedlichen Einspeisungen mit PV-Anlagen, mit BHKW oder mit dem mobilen FU zeigen, dass abhängig von der eingespeisten Wirkleistung markante Spannungsanhebungen an den Anschlusspunkten auftreten können. Mit den vorhandenen Anlagen im VEiN Netz werden dabei keine unzulässigen Spannungsanhebungen verursacht. Die Analyse der gemessenen Spannungen im VEiN Netz zeigt zudem, dass auch Spannungsschwankungen in der-selben Grössenordnung auftreten, die fremd verursacht sind. Die Ursache für diese fremd verursachten Spannungsschwankungen sind unterschiedlicher Art, wie z.B. die Laständerungen bei der Freigabe der elektrischen Boilerheizungen mittels Rundsteuersignal oder die Änderungen der Stufenschalter der Trafos in den Unterwerken.
Mit Berechnungen konnte aufgezeigt werden, dass der maximal mögliche Ausbau an PV-Anlagen im VEiN Netz bei einer Leistung liegt, die ungefähr das 2.2-fache der aktuell maximalen Verbrauchsleistung beträgt. Damit die Spannungsgrenzwerte gemäss EN50160 bei maximalem Ausbau an PV-Anlagen und minimaler Verbrauchslast nicht überschritten wer-den, ist der Einsatz von regulierbaren Trafos SRT in der Trafostation oder Wirk- und Blindleistungsregelung der PV-Anlagen erforderlich. Mit reinen Netzausbauten könnte die Einhaltung der Spannungsnorm bei diesem angenommenen maximalen Ausbaugrad an PV-Anlagen nur mit grossem Aufwand der Leitungsverstärkungen eingehalten werden.
Im Rahmen der wissenschaftlichen Begleitung von VEiN stehen das NS-Netz von VEiN und auch die erfassten Messdaten für die Nutzung durch Fachhochschulen zur Verfügung. Im Jahre 2013 wurde die Zusammenarbeit mit den Hochschulen intensiviert, mit dem Ziel, dass die Plattform VEiN vermehrt auch für wissenschaftliche Anwendungen genutzt wird. Dies führte zu mehreren Forschungsanträgen mit unterschiedlichem Stand der möglichen Umsetzung. Zusätzlich zu den im Rahmen des Projektes VEiN umgesetzten Forschungsanträgen werden die Messdaten von VEiN den Hochschulen für Studien zur Verfügung gestellt.
Mit dem Betrieb der dezentralen Einspeisungen von VEiN sowie den durchgeführten Tests und Messkampagnen konnten die folgenden Erkenntnisse über den verstärkten Einsatz von DEA gewonnen werden und die Fragestellungen von VEiN zu einem grossen Teil beantwortet werden.
Die vermehrte Einspeisung von DEA vermindert weder die Netzqualität noch die Verfügbarkeit des NS-Netzes. Voraussetzung dafür ist, dass die NS-Leitungen für die thermischen Belastungen durch die einspeisenden Ströme ausgelegt sind. Bei Anschlüssen am Ende von langen Leitungen kann allenfalls eine Leistungsbeschränkung oder eine Spannungsabsenkung mittels Blindleistungsregelung erforderlich sein. Die zusätzlichen Oberschwingungsbelastungen durch die Wechselrichter waren in VEiN sehr gering. Durch die BHKW mit den Synchrongeneratoren konnte die Oberschwingungsbelastung im Netz sogar verringert werden.
Eine Anpassung der Struktur des NS-Netzes war in VEiN nicht erforderlich. Wie weit eine Strukturanpassung bei weiteren dezentralen Einspeisungen nützlich ist, kann in einem Folge-projekt untersucht werden. Der Schutz im NS-Netz von VEiN musste nicht angepasst werden, da er den Anforderungen für die zusätzliche dezentrale Einspeisung genügte. Die zusätzliche Anforderung an den Schutz ist, dass auch bei Lastumkehr, die durch DEA erfolgen kann, die einzelnen Leitungsabschnitte beidseitig ausreichend abgesichert sind, so dass keine thermische Überlastung erfolgen kann. Im Kurzschlussfall ist die Selektivität gewährleiste, da der Kurzschlussstrom nach wie vor zur Hauptsache durch die Einspeisung ab der Trafostation bestimmt wird. Der Schutz in einem allfälligen Inselbetrieb wurde nicht analysiert und kann in einem Folgeprojekt untersucht werden.
Die Grenze der maximal möglichen dezentralen Einspeisung wurde in VEiN nicht erreicht und wurde rechnerisch basierend auf den Messwerten ermittelt. Werden sämtliche möglichen Dachflächen im Netzgebiet von VEiN mit PV-Anlagen ausgerüstet, so resultiert daraus eine dezentrale Einspeiseleistung, die ungefähr doppelt so gross ist wie der maximale Verbrauch. Bei dieser dezentralen Einspeiseleistung werden die Netzkomponenten wie die Trafos in der TS Kreuzmatt und die NS-Leitungen nicht überlastet. Die aktuell vorhandenen Reserven wer-den jedoch reduziert. Damit die Spannung in einzelnen Netzpunkten unter dem oberen Grenzwert gehalten werden kann ist der Einsatz von regelbaren Transformatoren oder der Einsatz von Speicher erforderlich. Lediglich mit Netzverstärkungen könnte der Spannungsanstieg nicht im gewünschten Masse reduziert werden.
Mit dem Einsatz von neuen Netzelementen wie regelbarem Transformator und elektrischen Speichern wird die Datenkommunikation zunehmen. Die Erfahrungen haben gezeigt, dass bezüglich dem Betrieb der Speicher die im Verteilnetz gewohnte hohe Verfügbarkeit der Netzelemente noch nicht erreicht wird.
Durch den vermehrten Einsatz von DEA in VEiN haben sich die Kosten für die Trafostation, die NS-Leitungen und den Betrieb nicht erhöht. Die Kosten, die im Zusammenhang mit den elektrischen Speichern entstehen, werden durch das Projekt VEiN getragen. Daraus kann der Schluss gezogen werden, dass sich die Netzkosten für den vermehrten Einsatz von DEA auf jeden Fall erhöhen werden, sobald neue Netzelemente wie regelbare Trafos oder elektrische Speicher eingesetzt werden. Diese zusätzlichen Netzkosten beinhalten nebst den Investitionen auch die Betriebskosten für die Datenkommunikation sowie für die Überwachung und den Betrieb der Anlagen.
Die Öffentlichkeit wurde mit einzelnen Artikeln in Zeitschriften über VEiN informiert. Ebenfalls wurden an unterschiedlichen Veranstaltungen das Projekt VEiN und Ergebnisse daraus präsentiert.
Mit dem laufenden Projekt VEiN konnten noch nicht alle eingangs erwähnten Fragestellungen beantwortet werden. Zudem sind im Verlaufe des Projekts weitere Aspekte aufgetaucht, die untersucht werden können. In der Schlussphase von VEiN oder in möglichen Folgeprojekten können noch weitere Aspekte untersucht werden, wie weitere Verstärkung der dezentralen Einspeisung, der Einsatz eines regulierbaren Trafos, die Optimierung des Betriebs der elektrischen Speichern, die Entwicklung von Regelstrategien zum Einsatz der DEA sowie die statische Umschaltungen und die Vermaschung im NS-Netz.
