Netzdienlichkeit intelligent meistern – mit der easyE4 von Eaton
Ort: Andernach, Rheinland-Pfalz, Deutschland
Herausforderung: Einfache und kostengünstige Ausstattung von PV-Wechselrichtern mit Rundsteuerempfängern
Lösung: Steuerrelais easyE4 mit Modbus-RTU-Modul
Ergebnis: Intelligente Umsetzung der Rundsteuertechnik gemäß den Vorgaben der Netzbetreiber
„Wir nutzen die vier potentialfreien Schaltkontakte der easyE4, die mit dem Rundsteuerempfänger des Netzversorgers verbunden werden, um dann per Modbus-RTU die Einspeisung auf 60 %, 30 % beziehungsweise 0 % reduzieren zu können.“
Hintergrund
Alles begann mit der Leidenschaft für E-Autos – und zwar rein elektrisch betriebenen. Um die Energiewende voranzutreiben, wollten Denis Röthke und Michael Giesa, Gründer und CEOs von IVG Energy Solutions GmbH, es Kunden ermöglichen, ihre Elektrofahrzeuge komplett mit Strom aus erneuerbaren Quellen zu betreiben.
Das junge Unternehmen ist spezialisiert auf ganzheitliche Lösungen im Bereich Photovoltaik (PV), von Solarpanelen über Wechselrichter bis hin zu Speichersystemen. Da das vorhandene Angebot an PV-Anlagen, von denen sich die meisten erst nach 20 Jahren amortisierten, zu wünschen übrig ließ, entschlossen sich die beiden 2020, selbst in den Großhandelsmarkt einzusteigen.
Nach intensiver Suche stießen sie schließlich auf einen Herstellers, dessen Geräte in jeder Hinsicht überzeugten – bei Funktion und Qualität ebenso wie beim Preis. Die speziellen Hybrid-Wechselrichter wandeln nicht nur Gleichstrom in Wechselstrom um, sondern sind eigens auf den Betrieb mit Batterien ausgerichtet, um überschüssigen Energie speichern zu können.
Der einzige Problem dabei: Wie in vielen anderen europäischen Ländern auch müssen Solarinstallationen in Deutschland ab einer gewissen Leistung mit einem sogenannten Rundsteuerempfänger ausgestattet werden. Dies ermöglicht es den Netzbetreibern, je nach Auslastung des Stromnetzes und der Menge an eingespeister Energie, die Anlagen in vier Stufen von 100 % auf 0 % abzuregeln, um so eine Überlastung zu vermeiden. Wechselrichter des Herstellers verfügen jedoch von Haus aus weder über diese Funktion noch die dafür benötigten Anschlüsse.
Herausforderung
Für den Einsatz in Deutschland mussten die Geräte deshalb mit der entsprechenden Hardware und Software für die Rundsteuertechnik aufgerüstet werden, die für Anlagen mit einer Spitzenleistung von 30 kW bindet ist. Dieser Grenzwert, auch bekannt als Kilowatt-Peak (kWp), kann in Gegenden mit besonders geringer Netzkapazität sogar noch niedriger ausfallen.
Außerdem war IVG Energy Solutions sehr daran gelegen, die Wechselrichter nicht nur zu vertreiben, sondern sich auch mittels eines umfangreichen Pre-Sales-Service und Aftersales-Supports von der Konkurrenz abzuheben. Dazu gehören unter anderem smarte Anbindungen an die Gebäudeautomatisierungs-Plattformen Home Assistant und ioBroker.
Die ursprünglich hierfür eingesetzten Einplatinencomputer stießen dabei schnell an ihre Grenzen, auch was die Zuverlässigkeit angeht. Deshalb suchten Giesa und Röthke nach einer besseren Lösung für die Integration von Rundsteuerempfängern in den Wechselrichtern. Und der lokale Eaton-Vertreter, der zufällig im Haus war, hatte direkt die passende Lösung parat: das Steuerrelais easyE4, welches dank seines Funktionsumfangs und der vielfältigen Kommunikationsmodule einer kleinen speicherprogrammierbaren Steuerung (SPS) in nichts nachsteht.
Lösung
Mit der easyE4 mit Modbus-RTU-Modul ließ sich die von den deutschen Netzbetreibern geforderte Rundsteuertechnik problemlos umsetzen. „Wir nutzen die vier potentialfreien Schaltkontakte der easy, die mit dem Rundsteuerempfänger des Netzversorgers verbunden werden, um dann per Modbus-RTU die Einspeisung auf 60 %, 30 % beziehungsweise 0 % reduzieren zu können“, sagt Denis Röthke.
Gleichzeitig sind damit die Fähigkeiten der easyE4 bei weitem noch nicht ausgeschöpft. Da es sich statt einer Platine um eine vollwertige Steuerung handelt, kann auf sämtliche Informationen des Wechselrichters zugriffen werden. So arbeitet IVG Energy Solutions momentan gemeinsam mit Eaton daran, die Hybrid-Wechselrichter noch flexibler und intelligenter zu gestalten.
Eines der wichtigsten Ziele dabei ist die Netzdienlichkeit. Bereits umgesetzt ist das Überschuss-Management für Wärmepumpen, die an eine PV-Anlage von IVG Energy Solutions angeschlossen sind. Wärmepumpen, die diese Funktion unterstützen, werden als „SG ready“ bezeichnet, wobei SG für „Smart Grid“, also die englische Bezeichnung für ein intelligentes Stromnetz, steht.
Paul Dyck, Application Engineer von Eaton, erklärt, wie dies funktioniert: „Statt überschüssige Energie ins Netz einzuspeisen, wird diese im Pufferspeicher der Heizung gespeichert. So erhitzt man den Pufferspeicher auf 110 %, also zum Beispiel auf 50 statt 45 Grad, um die Energie ‚einzupuffern‘, bevor man sie billig verkauft.“ Der Vorteil liegt auf der Hand – das Netz wird nicht überlastet und der Betreiber der Solaranlage zieht den größtmöglichen Nutzen aus dem selbst produzierten Strom.
Ergebnis
In Verbindung mit der easyE4 und der eingesetzten Software ergibt sich für die Kunden eine regelkonforme Plug-and-Play-Lösung, sodass dem Einsatz der Geräte in Deutschland nichts mehr im Wege steht. „Wir veredeln die Wechselrichtersysteme mit der Technik und Software von Eaton, um so ‚Products engineered and designed in Germany‘ liefern zu können“, erläutert Röthke.
Doch die Rundsteuertechnik ist erst der Anfang – IVG plant, die technischen Möglichkeiten der easyE4 durch weitere Optionen voll auszunutzen, von Vorkonfigurationen der Wechselrichter über das Display des Steuerrelais bis hin zur Cloud-Integration. Denn durch intelligentes Lastmanagement lässt sich ein wichtiger Beitrag zu einer zukunftssicheren Stromversorgung leisten.
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