Netzdienlicher BHKW-Betrieb: Selbstregelung vs. Fernsteuerung

  • Äh - bei ner ganzen Reihe von BHKW ist's recht aufwändig, denen Inselbetrieb beizubringen - und nichts anderes braucht man, wenn man den "großen Energieonkel" auch nur zeitweilig ersetzen will. Alle Asynchronanlagen sind per se dafür nicht geeignet, und Synchronanlagen wollen auch mit entsprechender noch recht teurer Netzelektronik ausgerüstet werden. Das treibt die Kosten ziemlich in die Höhe. Das zweite, 5K Anlagen sind für so manchen Hersteller nen Traum, die irgendwann mal abgesetzt zu haben, gerade wenn die Kisten groß werden. Nur so am Rande.


    Spannung und Frequenz alleine reichen nicht, wenn ein Spannungserzeuger - ich nehme mal nen Umrichter mit internem Taktgenerator - eeetwas zu schnell oder zu langsam läuft kann es zum "Blindstromkrieg" kommen, sprich der Umrichter kann bis in die Leistungsgrenze hinein versuchen seine Vorstellung wo denn jetzt die Flanken des Sinus sind durchzusetzen - was ein stärkerer Stromerzeuger mit Blindleistung in umgekehrter Richtung beantwortet um seine Vorstellung der Phasenlage durchzusetzen. Beide werden belastet, es bleibt aber keine Wirkleistung übrig. Das zweite ist, so ne Leitung hat nen Widerstand, deshalb ist die Netzspannung an abgelegenen Stellen - wo das Kabel vom Trafo dahin halt lang ist - ziemlichen Schwankungen ausgesetzt. Ich hab's schon gesehen, daß die beim Einschalten dicker Verbraucher deshalb unter Minimum fiel und beim Einspeisen auch schonmal über Maximum anstieg.


    Meine Idee wäre, die Frequenz an ne Blindleistung zu koppeln. Beispiel: 50,0 Hz entspricht nem Soll-Cos-Phi 1, 49,8 Hz entspricht nem Soll-Cos-Phi von 0,8 Kapazitiv, 50,2 Hz von 0,8 Induktiv. Wenn jetzt mein Umrichterchen kapazitiven Blindstrom produzieren muß regelt er seine Sollfrequenz passend runter, und damit die Ungenauigkeit seines Taktgebers aus. Ne rotierende Masse sprich Generator ist ja auch träge, hier müssten wir nur aufpassen, daß der Frequenzregler nicht mit der Masse das Schwingen kriegt, auch zieht die Erregung einer Synchronmaschine die Sinuswellen etwas durch die Gegend. Ich hatte mal die Idee, ob man das anhand DCF oder GPS-Uhr synchronisieren kann, da reicht aber ne relativ kurze Kabelstrecke aus, daß es knallt.Trotzdem brauchen wir nen externen Abgleich des Taktgenerators um die dadurch erzeugte Blindleistungsbelastung auf längere Zeiträume gesehen zu reduzieren. Problem daran, wenn so nen Generator belastet wird sinkt erst einmal seine Drehzahl, bis der Motorregler die Drehzahl nachgeregelt hat. Hier bräuchten wir andere Leistungsregler, die die elektrische Last als Stellgröße zum Mindest mit einbeziehen, sonst schwingt's.


    Da ja Kabel auch nen Widerstand sind würde ich die Spannung als Stellgröße örtlichen Strombedarfs heran ziehen. Wenn man nun 230V pro Außenleiter als Soll definieren würde und dann am Gerät einstellen könnte bis zu welcher Überspannung sie drosseln sollen und bis zu welcher Unterspannung sie Gas geben sollen würde sich nen quasi stromloses Netz ergeben in dem Bezug und Einspeisung aus örtlichen Anlagen, unterstützt je nach Bedarf von weiter entfernt liegenden Anlagen die Waage halten - nen echtes Verteilernetz eben. Ich würde die 230V sogar einstellbar machen, dann würde sich nen Zusammenspiel verschiedenster Versorger z. B. mit nem Speicher nur über die Spannung geregelt realisieren lassen.


    Fehlt eigentlich "nur noch", daß alle Erzeuger die FRT-Vorgaben der BDEW erfüllen, und wir hätten die gesamte Stromversorgung umgedreht. Die sehen salopp gesagt vor, daß bei einem Spannungseinbruch soviel Energie noch nachgeschoben wird, daß eine Sicherung sicher auslöst. Braucht man derzeit erst ab 100kW am Trafo, ist bei den Herstellern aber jetzt schon nen Ärgernis, da nur noch zertifizierte Anlagen, obwohl technisch Niederspannungsanlagen werden die auch nach Mittelspannung gewertet, sprich Arbeiten daran nur noch Vollelektriker und so weiter. Und welche Kombi aus PV und Klein-BHKW ist so, wie sie da steht als Gesamtanlage zertifiziert? A propos: Welcher EVU lässt sich freiwillig sein Kraftwerksgeschäft zerstören indem er zuviele Erzeuger neben sich zuläßt? Das gibt noch heiße Kämpfe, fürchte ich...

  • Offen gesagt verstehe ich insgesamt nicht recht, was Du sagen willst. An manchen Stellen sehe ich das auch anders, als Du es darstellst.

    ich nehme mal nen Umrichter mit internem Taktgenerator - eeetwas zu schnell oder zu langsam läuft kann es zum "Blindstromkrieg" kommen,

    Wenn der Umrichter am Netz hängt, hat er sich imho ganz einfach nach dem Netz zu richten und keine eigenen Vorstellungen von Frequenz zu entwickeln.


    Meine Idee wäre, die Frequenz an ne Blindleistung zu koppeln.

    Was soll das bringen? Die Blindleistung verursacht zwar gewisse Verluste, aber das ist hier nicht das Thema.

    Und die kleien Außenstelle kann vielleicht Blindleistung an die Frequenz koppeln, aber nicht umgekehrt. Imho kann man bei einem Netz ohnehin die Frequenz nicht als einzelner vorgeben. Man kann "nur" mehr oder weniger Energie da reinschieben (oder abziehen) .

    Lesen gefährdet die Dummheit! Denken gefährdet Vorurteile!
    Der geistige Horizont mancher Menschen hat einen Radius von NULL. Das nennen sie dann Standpunkt.

  • Wenn wir nur Netzsklave können wollen wird's einfach, Asynchrongenerator ohne Regelung und ab dafür. Das Problem, wenn das Netz aus welchem Grund auch immer weg fällt ist Dunkel, er kann das Netz auch nicht stützen. Man könnte höchstens noch bei steigender Spannung die Leistung herunter modulieren und nen festen Cosinus Phi verlangen, das schützt vor Überspannungen und reduziert die zu übertragende Leistung, sobald da aber irgendwas größeres mit dem Netz ist ist aus.


    Wenn wir wirklich das Netz stützen wollen müssen wir jeden, der dauernd einspeist dazu befähigen von sich aus 230V bei 50 Hz pro Außenleiter zu produzieren. Das ist wieder bei elektronischen Wechselrichtern das einfachste, um der Tronik ihren Willen zu brechen damit's nicht permanent scheppert ja die Forderungen des ENS. Nur wenn wir zulassen, daß jeder von sich aus Netz machen will müssen wir schauen, wie das zusammen spielen kann ohne, daß es dauernd Ballert oder Gefährlich wird. Kann man sich vielleicht so vorstellen, daß wir elektrisch vom fremderregten Asynchrongenerator auf nen eigenerregten Synchronen umbauen müssen. Das hätte den Vorteil, daß wir - wie es z. B. die BDEW Mittelspannungsrichtlinie bereits fordert - Energie in nen Kurzen rein fahren können bis die Sicherung endlich durch ist, oder das wir Blindstrom in jede Richtung bereitstellen können, oder das wir ein auseinanderfallendes Netz im Rahmen unserer Leistungsmöglichkeiten versorgen können. Der Nachteil - es funktioniert dann nicht mehr eine durchgefackelte Sicherung einfach wieder rein zu drücken, davor muß ne Schaltstelle, die die Netzsegmente wieder automatisch synchronisiert. Nur von dem Gedanken daß Strom nur in eine Richtung fließt und es deshalb ausreicht nur die Kraftwerksseite freizuschalten müssen wir uns eh verabschieden. Die Chance für solch eine Schaltstelle haben wir mit den intellenten Zählern, drei Spannungseingänge, zwei Schaltausgänge und nen stück Software mehr und wir hätten's, wenn man es denn wollen würde. Damit hätten wir auch gleich ne Stelle, die die Netzqualität überwachen könnte und bei zuviel Blödsinn die Segmente auftrennen könnte und so den Blödsinn eindämmen könnte. Das würde auch gleich mit den Schutz vor unerlaubtem Einspeisen bereit stellen wenn z. B. nen Segment Spannungsfrei geschaltet werden würde, käme auf die Spannungsversorgung des Gerätes an und auf die Software.

  • Moin,


    so recht kann ich Deinen Gedanken nicht folgen, mit Verlaub da fehlt Struktur!


    Die vergangenen Richtlinien für Erzeuger haben immer ein Fenster für CosPhi von -0,9 bis +0,9 vorgegeben, wer das nicht halten konnte mußte Kompensieren. Dann gab es noch das aktive Netzmanagement mit -0,95 bis +0,95 ab festgelegten Anlagengrößen.

    Von diesen fixen Werten ist man nun weg und nutzt eine Q(U)-Regelung zur Netzstützung.


    https://www.vde.com/de/fnn/arb…gsnetz-vde-ar-n-4105-2018

    https://www.vde.com/de/fnn/arb…tatische-spannungshaltung


    mfg

  • Moin


    Sehr gut möglich, genausogut ist's möglich, daß die nicht erkennbar ist. Meine Meinung basiert nunmal auf dem, was ich hier im privaten Umfeld so beobachte gewürzt mit Brocken, die ich in der Firma aufschnappe und ziemlich viel Kombination. Ist damit nen gefähliches Halbwissen und kann durchaus auch verkehrt und / oder überholt sein.


    Du verlinkst ne Kurzvorstellung der AR-N 4105 - Gibt's die auch irgendwo im Wortlaut? Daß ich mir die mal als Nicht-VDE-Mitglied durchlesen kann? Wäre gut, wenn man das Ganze mal auf ne konsistente Grundlage stellen würde.


    Rußige Grüße

    Peter

  • Von diesen fixen Werten ist man nun weg und nutzt eine Q(U)-Regelung zur Netzstützung.

    Inwieweit hat der CosPhi was mit einer Netzstützung zu tun? Ich will ja nicht sagen, dass Blindleistung belanglos ist, aber wenn im Netz mehr Energie gebraucht wird, dann muss doch da Wirkleistung rein (oder andersherum rausgenommen werden). Das Problem Blindleistung kann imho doch gegebenenfalls vergleichsweise einfach mit Zu- und Abschalten von Kapazitäten erledigt werden. Wenn es sein muss, dann muss halt jeder Stromerzeuger noch ein paar Kondensatoren mitbringen, das macht den Kohl auch nicht fett und die Betriebskosten dafür gehen gegen Null zu jeder Tages- oder Nachtzeit und bei jedem Wind.

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  • alikante
    Das Thema hinter dem Link erscheint mir hochinteressant, insbesondere weil ich davon (noch?) nichts verstehe, was mir da aber fehlt ist der Zusammenhang. Es ist wohl auch primär ein PV-Thema und nur sekundär ein BHKW-Thema, weil bei PV auch die großen Anlagen elektronisch einspeisen und damit in bestimmten Netz-Abschnitten eine Dominanz der Wechselrichter entsteht. Ich verstehe, dass sich dadurch ganz eigene Problemstellungen ergeben, aber eigentlich hatte ich das Thema hier anders verstanden. Gunnar spricht im Startbeitrag von einer Selbstregelung der BHKW-Leistung abhängig von Frequenz (P(f)) und von der lokalen Spannung (P(U)).


    Blindleistungskompensation kann da vielleicht einen Beitrag durch die Reduktion überflüssiger Ströme leisten, das ist aber doch auf den eigenen Anschluss beschränkt. Welche Blindleistungen sich auf der anderen Seite meiner Anschlussstelle austoben, kann ich ja lokal nicht erkennen. Und PV will ja die Leistung nicht am Bedarf orientieren, sondern immer maximal einspeisen, das ist imho ein grundsätzlich anderes Thema, sofern ich Gunnar richtig verstanden habe.


    Vielleicht sollten wir das betrachtete Problem konkretisieren und die Fragestellung(en) präzisieren.

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  • Alle Asynchronanlagen sind per se dafür nicht geeignet, und Synchronanlagen wollen auch mit entsprechender noch recht teurer Netzelektronik ausgerüstet werden.

    Wenn man für Zusatzelektronik Geld ausgeben will, geht Insel auch mit Asynchronmaschine. Da muss dann die Batterie das Inselnetz bilden nach dem sich der Generator richtet. Ggf. mit Heizstab falls die Wärmeerzeugung auch bei voller Batterie gewärleistet sein soll. (Effizienz runter aber Funktionalität im Notbetrieb hoch) Aber eigentlich ging es hier ja anfänglich nicht um Inselbetrieb...

    2005 Dachs HR 5.3 mit Kondenser 56.500 Betriebsstunden

    2007 Dachs RS 5.0 mit Kondenser 34.000 Betriebsstunden

    2008 PV 12,9 kWp Süd 30° Volleinspeisung

    2019 BYD 13,8 kW und 3 x Multiplus II-48 3000 35-32

    2019 PV 9,8 kWp Ost West 10° Überschusseinspeisung

    2021 3x Go e Charger Homefix 11kW


  • primär ein PV-Thema und nur sekundär ein BHKW-Thema

    Beim Bhkw ist es eher das Thema Schwarzstart die wenigstens Generatoren sind Synchron Generatoren mit hoher Leistung die Blindleistung für das Netz bereitstellen können. Beim PV Wechselrichter kann die Leistungselektronik dies liefern Klar die Wechselrichter Hersteller jammerten bei der Umstellung der Geräte. Die müssen jetzt mehr können sollen aber weniger kosten = Netzstützung. PS von irgendjemand muß der VDE Verlag leben (Ironie) Ideal jeder Elektromeister hat ein Abo....

  • Wenn dies nicht Vergütet wir baut es niemand ein, außer Vergütung oder Norm Änderung für neue Anlagen was die Technik verteuert.

    Dezentrale Stromspeicher für den Regel Energiemarkt wurde schon versucht aber konnte sich nicht durchsetzen.

    Beispiel "Caterva Sonne" https://www.photovoltaik.eu/pl…er-neue-community-gesucht

    Gute Idee Technisch interessant, aber....

    Aktuell setze ich auf Mieterstrom gespeist durch BHkw & PV = Heizung plus Sonne = Sommer / Winter Betrieb, speichern in Wasserstoff für den Winter ist technisch möglich aber Wirtschaftlich? Ein Bhkw mit dem Akku Starten können die wenigsten Anlagen. Oder kennt Ihr Systeme / Hersteller die dies können.

    Anlaufströme die sonst aus dem Netz kommen?

    mit besten Grüßen Josef

  • BHKW mit Akku starten:


    Ich bin mir ziemlich sicher das die Anlage von Stromsparer 99 das könnte.


    Mit Dachs HR und 3x Victron Mulitplus II 3kW sowie BYD B Box Pro 13,8 gehts auch. Alternativ kann man sich bei kleineren Wechselrichtern z. B., den Anlasserstrom von einer handelsüblichen KFZ Batterie bereitstellen lassen.

    2005 Dachs HR 5.3 mit Kondenser 56.500 Betriebsstunden

    2007 Dachs RS 5.0 mit Kondenser 34.000 Betriebsstunden

    2008 PV 12,9 kWp Süd 30° Volleinspeisung

    2019 BYD 13,8 kW und 3 x Multiplus II-48 3000 35-32

    2019 PV 9,8 kWp Ost West 10° Überschusseinspeisung

    2021 3x Go e Charger Homefix 11kW

  • .. ich bin erstaunt was ihr alles mit lächerlichen 5kW oder weniger so vorhabt....

    ... die Anforderung der Netzbetreiber ist aber doch eine andere - es geht um dezentrale Einspeisung mit "Netzdienlichkeiten".


    Geregelt wird doch grundsätzlich auf der Mittel- bzw. Hochspannungsseite... und das mit RTU´s - also Interfacen zu den sog. "Power-plants".

    Eine Netzdienlichkeit oder Systemdienstleistung (auch schonmal DSL-Bonus...) erwirbt man, wenn man "netzstützende Maßnahmen" in seinen dezentral einspeisenden Anlagen verbaut - die dann "sofort" netzstützend dienen und so das Netz stabilisieren.


    Bei meinen Windanlagen habe ich Wind-inertia programmiert... es wird hochauflösend die Frequenz "gemonitort" ... bei Absinken der Frequenz wird die Anlage/ Anlagen an einer Frequenzkurve gefahren - dh. es muss innerhalb von Millisekunden Power released werden.

    Woher nehmen, wenn diese Einspeise-Anlagen nicht schon generell limitiert laufen (würde heißen, mit einer Leistungsreserve z.B. 10% einspeisen).

    ... ich nehms einfach aus dem sich "drehenden Rotor" ... der da ja mit ca. 90 Tonnen umherschleudert... bei Frequenzeinsenkung ab einem gewissen 0,x Prozent - werden bei einer Umdrehung des Rotors einfach die Bremsen der Blätter gelöst und somit Blattwinkel freigegeben - der für eine höhere Beschleunigung sorgt, und somit auf der Welle des Generators für mehr Drehmoment sorgt = Leistungserhöhung!

    ... da hat der Umrichter "richtig was zu tun" .. und das geht auch nicht mit "Spielzeug"!

    .. Anschließend muss der Rotor sofort wieder "eingefangen" werden - da die Anlage ja Netzsynchron... sprich mit 50Hz weiterlaufen muss und bei so einem Akt ja nicht abkoppelt.

    Das heißt .. die Regelung (SPS) und der Umrichter müssen ganz klar miteinander synchron regeln und die Anlage sicher steuern...

    Geht aber auch nur, weil meine Generatoren i.d.R 30% Schlupf haben und somit stark unter - und übersynchron gefahren werden können - Rest macht wie gesagt der Umrichter (AC-DC-AC)... ans Netz.

    ... versucht das mal mit einem Dachs.... der macht put put put ... und geht einfach aus....


    Natürlich versucht man bei Mikro-KWK und PV einfachste Kennlinien zu hinterlegen, damit die Geräte die Netze nicht stören oder negativ beeinflussen! - als richtiges "REGELN" würde ich das nicht bezeichnen.

    Rundsteuer-Empfänger Schaltzeiten sind auch recht hoch und dienen lediglich dazu Tarife zu schalten und mal ein bisschen Last ausm Netz zu nehmen (100/ 60/ 30/ 0%) ,,, fast-act geht damit aber nicht!

    Gruß,

    mycro..