Sie werden kleiner und leichter, haben aber mehr Leistung. ZPUE bietet neue Lösungen für den Bereich der erneuerbaren Energien.

Obwohl fossile Brennstoffe immer noch einen großen Anteil an der Stromerzeugung haben, werden erneuerbare Energien zu einer brauchbaren Alternative zu ihnen.
ZPUE ist aktiv an der Umsetzung von Anlagen für erneuerbare Energien beteiligt und entwickelt neue Lösungen für die Nutzung erneuerbarer Energien. Die Veränderungen und Entwicklungen in diesem Bereich betreffen die Umspannwerke. In welche Richtung geht ihre Änderung?

Die letzten Jahre waren ein Wendepunkt für den Bau von Umspannwerken in Containern. Bevor die Photovoltaik auf dem Markt Fuß fasste, waren die Hauptabnehmer der ZPUE-Umspannwerke Unternehmen aus dem Bereich der Energieverteilung. Standardkonforme Verteilerstationen gehören zwar immer noch zum Portfolio des Unternehmens aus Wloszczowa, aber die Proportionen haben sich zugunsten der Ausstattung von PV-Anlagen verändert.

In der Stromverteilungsbranche verteilte sich die Last auf die Morgenstunden, wenn die Menschen zur Arbeit gingen, und die Nachmittagsstunden, wenn sie von der Arbeit zurückkehrten. Die Last war auch in Wohnhäusern und Wohnblocks und in Industrieanlagen unterschiedlich. Im Allgemeinen überstieg der Energiebedarf jedoch nicht 50 oder 60 % der Nennkapazität des Umspannwerks.

Bei erneuerbaren Energiequellen hingegen arbeiten Transformatoren und andere Anlagen am intensivsten, wenn die Sonne scheint oder der Wind weht. Sie erreichen oft ihre Nennleistung und überschreiten sie manchmal sogar. Bei der Arbeit mit PV gibt es in den Mittel- und Niederspannungsschaltanlagen tagsüber mehrere oder sogar mehrere Umschaltungen. Dies bedeutet eine Vollbelastung des gesamten Systems.

Evolution statt Revolution

Es wurde notwendig, Umspannwerke so zu konstruieren, dass sie auch unter schwierigsten Bedingungen mit höchster Effizienz arbeiten konnten. So kamen neue Modelle auf den Markt, unter anderem mit zusätzlichen Lüftern und Lüftungsschlitzen. Die Hersteller von Wechselrichtern kamen zu dem Schluss, dass die Kapazitäten der gesamten Anlagen erhöht werden mussten, und erhöhten die Betriebsspannung der Geräte, wodurch sich der Wirkungsgrad der Wechselrichter verdoppelte. Die PV-Anlagen wurden somit von 400 auf 800 V Spannung umgestellt, was die ZPUE dazu veranlasste, die Niederspannungsschaltanlagen neu zu konfigurieren. Ein weiterer Faktor war die Änderung der Netzkonfiguration, durch die die Anzahl der Kabel bzw. deren Querschnitte reduziert wurden. Die Trafostation ist eine Komponente der PV-Anlage und musste daher mit dem Angebot der Hersteller der anderen Komponenten Schritt halten.

Während noch vor einem Jahr Anlagen für die Installation von 1-MW-Panels vorherrschten, geht der Trend ab 2022 zu einem Kapazitätswechsel und es entstehen Projekte mit großer Kapazität, d.h. über 2-3 MW, bis hin zu Dutzenden oder Hunderten von MW.

Wirtschaft beeinflusst Macht

Bisher war die vertraglich vereinbarte Kapazität für Photovoltaikanlagen bis zu 1 MW das Ergebnis eines Auktionssystems. Es sah eine Subvention vor, d. h. einen garantierten Rückkaufpreis für Strom für 15 Jahre zu einem bestimmten Preisniveau. Daher wurden solche Anlagen gebaut, weil sie wirtschaftlich gerechtfertigt waren. Leider sind die Energiepreise im letzten Jahr erheblich gestiegen und die Preise im Auktionssystem sind zu niedrig geworden. Daher ist der Bau einer 1-MW-Anlage wirtschaftlich nicht mehr sinnvoll.

Der Bau von Großanlagen wurde deshalb in Angriff genommen, weil die Kosten für eine solche Investition pro installierter Leistung niedriger sind. Dies bedeutet eine kürzere Amortisationszeit und Energie, die zu Marktpreisen und nicht über ein Auktionssystem abgerechnet wird.

Neue Anforderungen, neue Lösungen

Die Stationen mit hoher Leistung (bis zu 6-8 MW) unterscheiden sich in ihrer Bauweise von den bestehenden Stationen. Der Transformator befindet sich außerhalb der Station im Freien unter einem Vordach, was seine Kühlung erleichtert. Denn jede Einhausung behindert die Wärmeabfuhr. Und die Ausstattung dieser Anlagen mit einem Zwangsbelüftungssystem bedeutet zusätzliche Kosten, häufige Wartung und letztlich einen höheren Energieverbrauch.

Ein Photovoltaik-Großpark ist in der Regel ein einziges Stromabrechnungssystem. Auf der Anlage, die eine Kapazität von mehreren zehn Megawatt hat, sind Slave-Empfangsstationen verteilt, d.h. ohne Zählersysteme, nur mit eingebauter Automatisierung. Diese Stationen mit einer Leistung von mehreren Megawatt empfangen die Energie von der PV-Anlage und leiten sie an eine zentrale Station weiter – den Hauptempfangspunkt (GPO). Dort erfolgt bei voller Schutzautomatisierung die Zählung und Gesamtenergieabrechnung. Die GPO-Stationen enden in Leistungstransformatoren, die Mittelspannung in Hochspannung umwandeln, und von dort wird die Energie in das Hochspannungsnetz eingespeist.

Derzeit beschränken sich Großanlagen aus apparativen und technischen Gründen auf 6-8 MW. Alles deutet darauf hin, dass sich die PV in den nächsten Jahren in diese Richtung bewegen wird. Die 1-MW-Anlagen sind jedoch noch nicht vollständig verdrängt worden. Es wird noch einige Zeit dauern, bis Ein-Megawatt-Projekte fertiggestellt sind, für die nach wie vor Aufträge eingehen.

Lösungen auch für die Windenergie

Die steigende Nachfrage nach Strom, aber auch das zunehmende Umweltbewusstsein machen erneuerbare Energien, insbesondere aus Windkraft, zu einem der weltweit am schnellsten wachsenden Zweige der Energiewirtschaft in den letzten Jahren. ZPUE bietet auch Lösungen für Windkraftanlagen an.

Nach 2016 gab es in Polen keine neuen Windkraftprojekte mehr, so dass wir hauptsächlich auf dem deutschen Markt mit dieser Technologie gearbeitet haben, wo es schon lange Windparks gibt und ständig neue gebaut werden.

Bei Windkraftanlagen ist ein neuer Trend entstanden: Blindleistungskompensationsanlagen.

Anlagen für erneuerbare Energien, die Energie aus Wind erzeugen, sind Generatoren, die über Kabel mit dem Stromnetz verbunden sind. Die Art der Abnahme ist unterschiedlich, wenn die Windkraftanlage in Betrieb ist und wenn sich ihre Flügel nicht drehen. In diesen Fällen wird nur wenig Wirkleistung erzeugt, und es wird Blindleistung in das Netz eingespeist, was zu einer Verschlechterung der Netzparameter oder zu Spannungsabfällen führt. Für einen effizienten Netzbetrieb ist es daher notwendig, die Blindleistung zu kompensieren, d. h. die Parameter der Anlage zu verbessern.

Bei Neuinvestitionen in Windparks werden ganze Anlagen bei der ZPUE bestellt: die Hauptabnahmestelle, die Ölwannen und eben die Stationen zur Blindleistungskompensation.

Die Nachfrage nach diesen Geräten ist auf dem deutschen Markt größer, da die Windenergie in diesem Land in großem Umfang genutzt wird. Es ist jedoch zu erwarten, dass in naher Zukunft auch auf dem polnischen Markt Aufträge für solche Blindleistungskompensationsanlagen eingehen werden.

Die Entwicklung der Photovoltaik und der Windenergie hat uns dazu veranlasst, auch Schalen für Leistungstransformatoren anzubieten, für die wir spezielle Formen entwickelt haben. Ein Transformator braucht Öl, um zu funktionieren. Eine Ölwanne, die im Falle einer Beschädigung oder eines Ausfalls das auslaufende Öl auffängt, spielt jedoch eine schützende Rolle gegen mögliche Umweltverschmutzung.

Klein, leicht, leistungsstark

ZPUE hat in jüngster Zeit auch spezielle Stationen für die PV im Metallgehäuse entwickelt. Sie sind kompakt gebaut und – besonders wichtig – niedrig. Und gleichzeitig haben sie eine relativ hohe Leistung. Das sind Anlagen, die den Anforderungen einer nachhaltigen Entwicklung entsprechen. Sie sollten, wie es im Fachjargon heißt, „unter dem Tisch“ stehen, d. h. unter der Struktur, auf der die PV-Paneele in PV-Farmen angebracht sind. Hinter einer Reihe von Paneelen, ohne die nächste Reihe zu beschatten. So wurde eine kleine Stellfläche benötigt, die gleichzeitig die Funktion der Übertragung einer großen Strommenge von einem Teil der PV-Anlage erfüllt, deren Gesamtkapazität sogar über 50 MW beträgt.

Jede dieser 3,4 x 1,6 m großen und 1,7 m hohen Stationen verfügt über einen 1-MW-Transformator, eine vereinfachte MS- und NS-Schaltanlage, und die gesamte Struktur steht auf einem Betonfundament. Sie hat den Vorteil einer kompakten Metallstruktur, einer geringen Höhe und eines niedrigen Gewichts. Sie erfordert keinen mehrstufigen Transport, kein kompliziertes Abladen und keinen Bau einer speziellen Zufahrtsstraße. Sie ermöglicht eine schnellere Installation der Station am Zielort.

Markttrends. Vor- und Nachteile von Produkten aus Fernost

Für große PV-Anlagen sind Lösungen aus China auf dem europäischen Markt erschienen. Dabei handelt es sich um Stationen in Metallcontainern mit Kapazitäten von 3, 6 und 9 MW. Das Ganze ist in einem einzigen Block von 6 x 2,5 m und 3 m Höhe untergebracht. Der günstige Preis dieser Anlagen ist jedoch mit einem Bündelgeschäft verbunden, d. h. Wechselrichter und Paneele müssen vom selben Hersteller bezogen werden. Ein weiterer Nachteil dieser Lösungen ist ihre mangelnde Anpassung an die Anforderungen des polnischen Marktes: Es gibt keine Messsysteme, keine integrierten Fundamente und die Verfügbarkeit von Ersatzteilen ist stark eingeschränkt. Darüber hinaus fehlen ihnen die in Polen erforderlichen normativen Bestätigungen.

ZPUE hat eine eigene Lösung in diesem Segment entwickelt und bringt sie auf den Markt. Es handelt sich um eine Station mit mehr als 1 MW in einem Metallgehäuse auf einem speziellen Rahmen, die leicht zu transportieren ist und direkt an den Standort der PV-Anlagen in Polen und Europa geliefert werden kann. Neben dem heimischen Markt ist auch Deutschland bereits an diesem Produkt aus unseren Fabriken interessiert, und die ersten Anlagen werden dorthin geliefert. Auch in Frankreich und Spanien gibt es bereits Anfragen für dieses Produkt.