Stromnetze unter Kontrolle Intelligentes Energiemanagement für Gebäude

Das Stromnetz verändert sich durch die Energiewende grundlegend: Anstelle einiger weniger großer Kraftwerke wird der Strom in Zukunft aus zahlreichen kleinen erneuerbaren Energiequellen stammen; gleichzeitig ziehen immer mehr neuartige elektrische Verbraucher wie Ladestationen für Elektrofahrzeuge und Wärmepumpen Energie aus dem Niederspannungsnetz.

Die Betreibergesellschaften stehen deshalb vor der enormen Herausforderung, einen möglichst reibungslosen Netzbetrieb zu gewährleisten, Stromausfälle zu vermeiden und eine hohe Stromqualität zu erhalten. Ein neuer intelligenter NH-Sicherungs-Lasttrennschalter ermöglicht die Überwachung und Steuerung dieser immer komplexer werdenden Energieflüsse und schützt gleichzeitig die Schaltanlagen vor Überströmen.

Die intelligente Lösung stammt vom französischen Unternehmen Mersen. ProGrid nennt sich das Produkt, das der Hersteller speziell für den Einsatz in Netz- und Trafostationen, Kabelverteilerschränken sowie Niederspannungsverteilern entwickelt hat. Es handelt sich um eine neue modulare Generation von Sicherungslasttrennschaltern, die lokale Niederspannungsnetze nicht nur vor Überstrom schützen, sondern zusätzlich auch die Energieflüsse erfassen und weitere Parameter messen.

Verschiedene Varianten

Der modulare Sicherungslasttrennschalter ProGrid ist in drei Versionen erhältlich: ProGrid, ProGrid Smart und ProGrid SmartStation. Die ProGrid Standalone-Sicherungslasttrennschalter schützen Umspannwerke, Trafostationen oder Schaltanlagen in Gebäuden gegen Überströme und Kurzschlüsse. Diese Version verfügt über einen neuen, sicheren und patentierten Schaltmechanismus und kann bei Bedarf mit einem Smart-Modul zur Überwachung aufgerüstet werden. Das Modul und die Sensoren sind bereits in der zweiten Angebotsvariante, ProGrid Smart, enthalten. Letztere verfügt über einen erweiterten Funktionsumfang und ermöglicht eine effiziente Messung des Energieflusses an den Niederspannungsabgängen der Schaltanlage, Transformationsstation oder des Umspannwerks.

Schutz und Überwachung von Schaltanlagen

Die Ausführung ProGrid SmartStation ermöglicht schließlich die Kombination von ProGrid Smart mit weiteren modularen Messgeräten und Sensoren. Das Ergebnis ist ein komplettes Energie- und Umweltüberwachungssystem für Mittel- und Niederspannungsstationen. ProGrid SmartStation ermöglicht die Kombination des ProGrid-Sicherungslasttrennschalters mit zusätzlichen modularen Messgeräten wie zum Beispiel Sensoren zur Erkennung von Rauch, zur Messung der Innen- und Außentemperatur beziehungsweise der relativen Luftfeuchtigkeit oder zur Erfassung des Zustands der Schaltanlagentüren. Überflutungsmelder oder Ozonsensoren können ebenfalls in das Überwachungssystem ProGrid SmartStation integriert werden.

Die ProGrid-Lösungen basieren auf konventionellen NH-Sicherungs-Lasttrennschaltern, die seit Jahrzehnten Stromverteilungssysteme in Gebäuden und Stromnetzen schützen. Bereits 2022 stellte das Unternehmen ein Smart-Modul für seine aktuellen Sicherungslasttrennschalter vor, das eine Echtzeitüberwachung des Energieflusses in Niederspannungsanwendungen ermöglicht. ProGrid ist eine Weiterentwicklung dieser intelligenten Module. Die modularen Sicherungslasttrennschalter der neuesten Generation schützen das Niederspannungsnetz vor Stoßströmen und ermöglichen zudem die Digitalisierung des Netzes. Dies ist die wichtigste Voraussetzung für eine intelligente und flexible Verteilung von Strom aus erneuerbaren Energiequellen. Sie schützen nicht nur das hauseigene Stromnetz vor Überströmen aufgrund von Schwankungen im allgemeinen Stromnetz. Die intelligenten ProGrid-Sicherungslasttrennschalter können auch den Energiefluss von PV-Anlagen messen, die entweder auf dem Dach aufgeständert oder direkt in das Gebäude integriert sind – zum Beispiel als Dach- oder Fassadenelement.

Energieflüsse in lokalen Netzen erfassen

Das Erneuerbare-Energien-Gesetz (EnWG § 14a) schreibt die Erfassung dieser Energieflüsse im Rahmen eines sogenannten Einspeisemanagements ausdrücklich vor. Ziel des Verteilungsmanagementsystems ist es, Überlastungen des öffentlichen Stromnetzes zu verhindern. Wenn die Kapazitäten nicht ausreichen, um die von der PV-Anlage erzeugte Leistung aufzunehmen, kann der Netzbetreiber verschiedene Stufen der Anlage begrenzen. Dies erfordert jedoch eine genaue Messung des Energieflusses von den PV-Anlagen ins öffentliche Netz. Hier sind die ProGrid-Lösungen sehr nützlich, da die Echtzeitmessung des Energieflusses eine effiziente Anpassung der Verteilnetze ermöglicht.

Entwickelt mit Netzbetreibern

Das Unternehmen hat die ProGrid-Sicherungslasttrennschalter in enger Zusammenarbeit mit Netzbetreibern in Deutschland und anderen europäischen Ländern entwickelt. Die Entwicklung erfolgte im agilen Modus mit frühen Benutzertests für die Hauptfunktionalitäten und in jeder Phase des Projekts. Dieses unmittelbare und direkte Feedback ermöglichte es dem Entwicklungsteam, Verbesserungen frühzeitig in den Prozess zu integrieren. Die wertvollen Erfahrungen der Benutzer wurden bei der Entwicklung des Endprodukts berücksichtigt. Im Ergebnis sind die Sicherungslasttrennschalter optimal an die Anforderungen im Umspannwerk oder in Schaltanlagen der Gebäudeautomation angepasst. Wie sehr der Energieexperte die ProGrid-Lösungen auf die Anforderungen von Energieversorgern und Elektroinstallateuren zugeschnitten hat, zeigt sich schon am patentierten Schalt- beziehungsweise Öffnungsmechanismus. Er gewährleistet ein hohes Maß an Sicherheit für den Anwender ebenso wie eine schnelle Installation, ergonomische Wartung und einen einfachen Austausch der Module.

Öffnungsmechanismus erleichtert Installation

Der Mechanismus führt eine Parallel- und eine Drehbewegung aus. Die parallele Bewegung ist sicherer als andere Lösungen, da er einen IP20-Schutz gegen elektrischen Schlag für den Bediener gewährleistet. Der IP20-Schutz besteht während des gesamten Betriebs des Geräts: Die Finger berühren die elektrischen Kontakte nicht. Die Drehbewegung ermöglicht einen einfachen Zugang zur Sicherung. Mit einem geeigneten Werkzeug können die Sicherungslasttrennschalter sicher auf stromführenden Sammelschienen montiert werden. Mit Hakenelementen lassen sie sich auch auf gewindelosen Sammelschienen montieren – sogar mit Stromwandlern.

Einfache Nachrüstung an Schaltanlagen

Die ProGrid Sicherungslasttrennschalter gibt es als Standalone-Version und als ProGrid Smart mit werkseitig integrierter Sensorik und Smart-Modul auf der Geräteober- oder Unterseite. Die Top-Version eignet sich besonders für den Einbau in neue Schalttafeln oder Trafostationen/Umspannwerke. Für die Nachrüstung eines bestehenden Schaltschranks ist die intelligente Lösung Bottom ideal, da sie einen Eins-zu-Eins-Austausch der bereits installierten Standard-Sicherungslasttrennschalter durch ProGrid Smart Bottom ermöglicht. Es handelt sich hierbei um die derzeit kompakteste intelligente Version eines Sicherungslasttrennschalters auf dem Markt und die Grundfläche des Geräts entspricht genau dem Standard, wodurch die Auswirkungen auf die bestehende Installation begrenzt werden.

Bis zu 24 ProGrid smart-Module können pro Master durch Verkettung in Reihe angeschlossen werden. Die Montage erfordert nur eine minimale Verdrahtung: Die Kabel der Sensoren befinden sich im Sicherungslasttrennschalter und kommen nicht mit dem Sammelschienensystem in Berührung.

Mit nur einem Modbus-Kabel, das die Kommunikation zwischen den Modulen und dem Gateway verteilt, bietet das Smart-Modul direkten Zugang zu den Echtzeit-Energie- und Statusdaten. Darüber hinaus ermöglicht das Design der ProGrid-Sicherungslasttrennschalter – dank vorverdrahteter Zubehörsätze und einfach zu installierender Sensorverkabelung durch das Innere des Geräts – die Aufrüstung von Standard auf Smart.

Weltweiter Zugriff auf alle Sensordaten

Die Smart-Module sind mit allen Geräten kompatibel, die über Modbus RTU kommunizieren, und die SmartStation-Messmodule können auch im Modbus TCP/IP- und MQTT-Protokoll kommunizieren. Netzbetreiber können diese Schnittstellen nutzen, um über das Internet in Echtzeit auf alle Daten zuzugreifen, die von den Sensoren in der Schaltanlage und ihrer Umgebung gemessen werden.

Das Modbus-RTU-Kabel in den Smart-Sicherungslasttrennschaltern dient nicht nur der Datenübertragung, sondern versorgt die Module auch mit Strom. Das spart Kabel und reduziert den Installationsplatz. Durch die hohe Kompatibilität zu allen Modbus RTU- oder TCP/IP-Gateways und -Controllern ermöglicht die Lösung die Erfassung und Analyse von NS-Netzdaten durch alle marktbekannten Softwarelösungen für eine verbesserte und effiziente Wartung durch DSOs mit dem Ziel einer hohen Serviceverfügbarkeit und niedrigerer Betriebskosten für den Endverbraucher.