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Retrofit

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Verhalten von PV-Anlagen > 30 kVA bei Abweichungen von der Normfrequenz

Viele der in der Schweiz und im europäischen Verbundnetz installierten Photovoltaikanlagen (PV-Anlagen) sind so eingestellt, dass sie bei einer Überfrequenz von 50.2 Hz unmittelbar vom Netz getrennt werden. Da diese Einstellung nicht dem aktuellen Stand der Technik entspricht, sind diese PV-Anlagen potenziell systemgefährdend.

Untersuchungen haben gezeigt, dass das Trennverhalten der beschriebenen PV-Anlagen unter ungünstigen Voraussetzungen bereits beim Eintreten eines als normal eingestuften Vorfalls zu automatischen Lastabwürfen führen kann. Somit besteht die Gefahr flächendeckender Netzzusammenbrüche.

Gegenwärtig besteht Grund zur Annahme, dass ein Grossteil der PV-Anlagen nicht das erforderliche Frequenzverhalten aufweisen und somit nicht konform sind. Die Eidgenössische Elektrizitätskommission ElCom hat deswegen ein schweizweites Retrofit-Programm initiiert. Ziel des Programms ist, die Gesamtleistung aller nicht konformen PV-Anlagen auf maximal 200 MW zu reduzieren. Um den Aufwand möglichst gering zu halten, wurde das Retrofit-Programm in einem ersten Schritt nur auf PV-Anlagen mit einer Anschlussleistung ≥ 100 kVA begrenzt. 

Die im Rahmen des Retrofit 1 erhobenen Daten haben gezeigt, dass der Anteil nicht-konformer PV-Anlagen erheblich ist. Um die Gesamtleistung aller nicht konformen PV-Anlagen auf maximal 200 MVA zu reduzieren muss das Retrofit-Programm auf PV-Anlagen < 100 kVA erweitert werden (Retrofit 2).

Ablauf Retrofit-Programm 2

EKZ ist als Netzbetreiber verpflichtet, dafür zu sorgen, dass sich alle PV-Anlagen mit einer Anschlussleistung > 30 kVA gegenüber dem EKZ-Netz gemäss dem aktuellsten Stand der Technik verhalten. Dementsprechend müssen die Frequenzeinstellungen dieser PV-Anlagen so eingestellt sein, dass sie den sicheren Netzbetrieb nicht gefährden.

Vom Retrofit 2 sind alle PV-Anlagen erfasst, welche folgende Bedingungen erfüllen: 

  • Anschlussleistung > 30 kVA (und < 100 kVA)¹ 
  • Installation nach dem 31. Dezember 2010 

Als Anschlussleistung gilt die Summe der Wechselstromnennleistungen aller Wechselrichter einer PV-Anlage. Übersteigt diese Summe 30 kVA, ist die Anlage auch dann in das Retrofit-Programm miteinzubeziehen, wenn die Generatorleistung (Module; Anlagenleistung gemäss Art. 13 der Energieverordnung) ≤ 30 kWp beträgt.

Nicht erfasst sind eigenständige PVA ≤ 30 kVA hinter einem gemeinsamen Netzanschlusspunkt die in der Gesamtheit 30 kVA übersteigen (Beispiel: 1 KEV Anlage mit 25 kVA Wechselrichterleistung und eine Eigenverbrauchsanlage mit 10 kVA Wechselrichterleistung auf verschiedenen Grundstücken).
Bei PVA, welche in mehreren Ausbauetappen installiert wurden, sind mindestens diejenigen Wechselrichter zu prüfen und gegebenenfalls neu zu konfigurieren, welche nach dem 31. Dezember 2010 installiert worden sind.

¹ Anlagen ≥ 100 kVA wurden im Rahmen des Retrofit 1 bereits überprüft und korrigiert

Betroffene Betreiber von PV-Anlagen bitten wir die Einstellungen Ihrer Anlage bezüglich Frequenzverhalten zu überprüfen. Eine Konformitätserklärung des Wechselrichterherstellers ist nicht ausreichend. Es muss sichergestellt werden, dass die Parameter des Wechselrichters korrekt eingestellt sind.

Bei Fragen zu den Frequenzeinstellungen an Ihrer Anlage können Sie sich an Ihren PV-Anlagen-Hersteller wenden. Er gibt Ihnen Auskunft darüber, ob die Parameter des Wechselrichters gemäss den Anforderungen eingestellt sind.

PV-Anlagen, die sich als nicht konform erweisen, müssen mit den entsprechenden Einstellungen nachgerüstet werden. Spätestens bis Ende Mai 2021 müssen alle PV-Anlagen mit einer Anschlussleistung > 30 kVA im EKZ-Netzgebiet den Vorgaben gemäss NA/EEA-CH 2014 Ziffern 6.4.3.5/7.4.3.4 entsprechen. Das Ergebnis der Überprüfung der Frequenzeinstellungen Ihrer PV-Anlage ist EKZ mit dem Formular «Konformitätserklärung EEA» bis spätestens 31. Mai 2021 zuzustellen.

In begründeten Fällen ist eine Fristerstreckung möglich, nehmen Sie dazu bitte vor Ablauf dieses Termins mit uns Kontakt auf.  

Spätestens bis Ende 2022 müssen alle PV-Anlagen mit einer Anschlussleistung > 30 kVA im EKZ-Netzgebiet den Vorgaben gemäss NA/EEA-CH 2014 Ziffern 6.4.3.5/7.4.3.4 entsprechen. 

Die Verantwortung für die Durchsetzung der gesetzlichen Vorgaben liegt grundsätzlich beim zuständigen Verteilnetzbetreiber. In der überwiegenden Zahl der Fälle funktioniert das Verhältnis zwischen Netzbetreiber und Betreiber einer EEA problemlos und eine Intervention der Behörden ist nicht erforderlich. Kommt der Betreiber einer EEA jedoch auch nach mehrfacher Mahnung des Verteilnetzbetreibers seinen Verpflichtungen nicht nach, so kann der Verteilnetzbetreiber mit einem Gesuch an die ElCom gelangen. Die ElCom eröffnet in derartigen Fällen auf Antrag des Verteilnetzbetreibers ein formelles Verfahren und verpflichtet den säumigen Betreiber einer EEA – nach vorgängiger Anhörung und nach Prüfung der rechtlichen Voraussetzungen – mittels Verfügung dazu, die erforderlichen Anpassungen vorzunehmen. Die Kosten eines solchen Verwaltungsverfahrens sind von der unterliegenden Partei zu tragen. Die ElCom kann ihre Verfügung zudem mit einer Strafandrohung gemäss Artikel 29 Absatz 1 Buchstabe g StromVG versehen. Ein Verstoss gegen eine rechtkräftige Verfügung kann in diesem Fall mit einer Busse von bis zu 100’000 Franken bestraft werden. 

Anforderungen an Konformität

Eine PV-Anlage mit einer Anschlussleistung > 30 kVA gilt als konform, wenn die folgenden Anforderungen erfüllt sind: 

Bei Frequenzen zwischen 47.5 Hz und 51.5 Hz ist eine automatische Trennung vom Netz aufgrund der Frequenzabweichung nicht zulässig. Beim Unterschreiten von 47.5 Hz oder Überschreiten von 51.5 Hz muss eine automatische Trennung vom Netz innerhalb von einer Sekunde erfolgen. 

PV-Anlagen, die in das Mittelspannungs- oder Niederspannungsnetz einspeisen, sollen die Charakteristika gemäss nebenstehender Abbildung aufweisen. Die Anlage muss im Frequenzbereich zwischen 50.2 Hz und 51.5 Hz die momentan erzeugte Wirkleistung Pm (bezogen auf aktuellen Wert zum Zeitpunkt der Überschreitung der Netzfrequenz 50.2 Hz) mit einem Gradienten von 40% * Pm pro Hertz reduzieren.

Mit der Branchenempfehlung Netzanschluss für Energieerzeugungsanlagen (NA/EEA-CH 2014) hat der VSE im Dezember 2014 umfangreiche technische Anforderungen für den Anschluss und Parallelbetrieb von Energieerzeugungsanlagen für die verschiedenen Netzebenen verabschiedet. Auch diese Empfehlung enthält konkrete Vorgaben für das Verhalten dezentraler Energieerzeugungsanlagen bei Über- oder Unterfrequenz:

  • Ziffer 6.4.3.5 für die Netzebene 5 
  • Ziffer 7.4.3.4 für die Netzebene 7

WV CH 2018_Werkvorschriften
WV CH 2018_Spezielle Bestimmungen EKZ
VSE Branchenempfehlung NA/EEA-CH-2014
Weisung 1/2018 der ElCom

Basierend auf der VSE-Branchenempfehlung haben der Verband Swissolar, der VSE sowie die Swissgrid im März 2017 gemeinsam das Reglement «Ländereinstellungen Schweiz» publiziert. Diese gelten für Energieerzeugungsanlagen mit P < 1 MW (Asynchronmaschinen und Umrichter) an der Niederspannungsebene (Netzebene 7).

Ländereinstellungen Schweiz

Möglicherweise können ältere Wechselrichter nicht so konfiguriert werden, dass sie beim Erreichen einer Überfrequenz von 50.2 Hz die geforderte Leistungsreduktion (linear um 40%/Hz) vornehmen. Alternativ können die betroffenen Anlagen mit fixen Abschaltwerten zwischen 50.2 und 51.5 Hz konfiguriert werden. Die Abschaltfrequenz ist in diesem Fall für jeden Wechselrichter so festzulegen, dass der Frequenzbereich von 50.2 bis 51.5 Hz abgedeckt und gleichmässig über die gesamte Leistung der betroffenen Anlage im Netzgebiet verteilt wird.

Ansprechpartner für die Betreiber

Bei Fragen zur PV-Anlage und den Frequenzeinstellungen können Sie sich an Ihren PV-Anlagen-Hersteller wenden.

Bei Fragen zum Retrofit-Programm helfen Ihnen die Mitarbeitenden in Ihrer Netzregion gerne weiter. Unsere Kontaktadressen in den 4 Netzregionen finden Sie hier.

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