Das Buch von Prof. Frank Fischer ist erhältlich und im VDE VERLAG erschienen. Ich freue mich als Hrsg. darüber sehr, es ist ein sehr ! gelungenes Buch. Herzlichen DANK und Glückwunsch an Prof. Frank Fischer.
3., vollständig neu bearbeitete Auflage 2022, ca. 221 Seiten, Din A5, Broschur
ISBN 978-3-8007-5827-2
Inhalt
Vorwort…………………………………………………….. 5
1 Bedeutung der erneuerbaren Energien für die
Elektroenergieversorgung………………………………. 13
1.1 Allgemeines……………………………………………. 13
1.2 Kenngrößen ……………………………………………. 17
2 Funktionsweise von EE-Anlagen ………………………… 23
2.1 Allgemeines……………………………………………. 23
2.2 Photovoltaikanlagen …………………………………….. 25
2.2.1 Elektrische Ersatzschaltung……………………………….. 25
2.2.2 Abhängigkeit von Bestrahlungsstärke und Temperatur ………… 27
2.2.3 MPP-Auslegung ………………………………………… 30
2.3 Windenergieanlagen …………………………………….. 32
2.3.1 Kinetische Energie eines Luftmassenstroms………………….. 32
2.3.2 Auftriebsläuferprinzip……………………………………. 35
2.4 Wasserkraft ……………………………………………. 37
2.4.1 Arten von Wasserkraftanlagen…………………………….. 37
2.4.2 Leistungsbetrachtung ……………………………………. 39
2.5 Anlagenbilder ………………………………………….. 44
2.5.1 Photovoltaikanlagen …………………………………….. 44
2.5.2 Windenergieanlagen …………………………………….. 45
2.5.3 Wasserkraftanlagen ……………………………………… 47
3 Leistungselektronik und Generatoren…………………….. 49
3.1 Grundsätzliches zur Leistungselektronik…………………….. 49
3.2 Gleichspannungswandler…………………………………. 54
3.2.1 Grundsätzliches ………………………………………… 54
3.2.2 Tiefsetzsteller…………………………………………… 54
3.2.3 Hochsetzsteller …………………………………………. 56
3.3 Wechselrichter in Photovoltaikanlagen……………………… 57
3.4 Generatoren ……………………………………………. 60
3.4.1 Allgemeines……………………………………………. 60
3.4.2 Synchrongenerator ……………………………………… 60
3.4.3 Asynchrongenerator …………………………………….. 64
3.5 Anlagenkonzepte bei Windenergieanlagen ………………….. 67
3.5.1 Klassisches dänisches Konzept…………………………….. 67
3.5.2 Teilumrichterkonzept ……………………………………. 68
3.5.3 Vollumrichterkonzept …………………………………….. 70
3.6 Anlagenkonzepte bei Wasserkraftanlagen …………………… 75
4 Regeln, Richtlinien, rechtliche Grundlagen und Normen……… 77
4.1 Allgemeines……………………………………………. 77
4.2 Rechtliche Grundlagen …………………………………… 77
4.2.1 EMV-Gesetz ……………………………………………. 77
4.2.2 Energiewirtschaftsgesetz …………………………………. 78
4.2.3 Erneuerbare-Energien-Gesetz……………………………… 79
4.2.4 Netzanschlussverordnung ………………………………… 79
4.2.5 Elektrotechnische-Eigenschaften-Nachweis-Verordnung……….. 80
4.2.6 Weitere Regelungen………………………………………. 81
4.3 Definitionen…………………………………………….. 81
4.4 Richtlinien, Anwendungsregeln……………………………. 84
4.5 Normung………………………………………………. 86
5 Merkmale der Versorgungsspannung …………………….. 87
5.1 Allgemeines……………………………………………. 87
5.2 Andauernde Phänomene (Pegelwerte) ………………………. 88
5.3 Spannungsereignisse (Anhaltswerte) ………………………… 91
5.4 Übersicht………………………………………………. 92
6 Netzrückwirkungen …………………………………… 95
6.1 Allgemeines……………………………………………. 95
6.2 Oberschwingungen und Zwischenharmonische ………………. 96
6.3 Spannungsschwankungen………………………………… 99
6.4 Spannungsunsymmetrien ……………………………….. 101
6.5 Flickerstärke (Flicker) …………………………………… 102
6.5.1 Allgemein…………………………………………….. 102
6.5.2 Flicker durch Zwischenharmonische ………………………. 104
6.5.3 Verteilung des Flickers in Netzen …………………………. 105
6.6 Kommutierungseinbrüche ……………………………….. 106
7 Netzimpedanz……………………………………….. 109
7.1 Allgemeines…………………………………………… 109
7.2 Strahlennetze………………………………………….. 109
7.3 Ringnetze ……………………………………………… 111
7.3.1 Ringnetz in einfacher Form ………………………………. 111
7.3.2 Ringnetz mit Gegenstation ohne Einspeisung……………….. 112
7.4 Vermaschte Netze………………………………………. 113
7.5 Maschennetze …………………………………………. 115
7.6 Netzbedingungen ………………………………………. 115
7.6.1 Spannungsebenen und Impedanzen……………………….. 115
7.6.2 Berechnung der Netzimpedanz am Verknüpfungspunkt ………. 117
7.7 Netzresonanzen ……………………………………….. 119
8 Beurteilung der Netzrückwirkungen von Erzeugungsanlagen … 125
8.1 Allgemeines…………………………………………… 125
8.2 Erzeugungsanlage am Netz………………………………. 125
8.2.1 Spannungsanhebung……………………………………. 125
8.2.2 Schaltbedingte relative Spannungsänderung ……………….. 126
8.3 Kurzzeit- und Langzeitflickerstärke ……………………….. 127
8.3.1 Flicker durch schaltbedingte Spannungsänderungen …………. 127
8.3.2 Flicker von Windenergieanlagen in Betrieb…………………. 128
8.4 Oberschwingungen und Zwischenharmonische ……………… 130
8.4.1 Allgemeines…………………………………………… 130
8.4.2 Anschluss an das Niederspannungsnetz ……………………. 130
8.4.3 Anschluss an das Mittelspannungsnetz…………………….. 131
8.4.4 Anschluss an das Hochspannungsnetz …………………….. 133
8.4.5 Anschluss an das Höchstspannungsnetz……………………. 135
9 Netzanschlussbedingungen…………………………….. 139
9.1 Allgemeines…………………………………………… 139
9.2 Spannungshaltung im stationären Betrieb ………………….. 139
9.2.1 Spannung und Blindleistung …………………………….. 139
9.2.2 Erzeugungsanlagen am Niederspannungsnetz ………………. 140
9.2.3 Erzeugungsanlagen am Mittelspannungsnetz ……………….. 141
9.2.4 Erzeugungsanlagen am Hochspannungsnetz………………… 143
9.2.5 Erzeugungsanlagen am Höchstspannungsnetz ………………. 145
9.3 Frequenzhaltung und Wirkleistungsreduzierung …………….. 147
9.3.1 Allgemeines…………………………………………… 147
9.3.2 Anforderungen an Erzeugungsanlagen…………………….. 147
9.4 Verhalten bei Netzstörungen (dynamische Netzstützung) ……… 149
9.4.1 Allgemeines…………………………………………… 149
9.4.2 Erzeugungsanlagen am Niederspannungsnetz ………………. 149
9.4.3 Erzeugungsanlagen am Mittelspannungsnetz ……………….. 150
9.4.4 Erzeugungsanlagen am Hochspannungsnetz………………… 151
9.4.5 Erzeugungsanlagen am Höchstspannungsnetz ………………. 152
9.5 Beitrag zum Kurzschlussstrom……………………………. 153
10 Ausführung des Netzanschlusses ……………………….. 155
10.1 Anschluss an das Niederspannungsnetz ……………………. 155
10.1.1 Regelungen gemäß VDE-AR-N 4105 ………………………. 155
10.1.2 Anschlussausführungen…………………………………. 156
10.1.3 Netz- und Anlagenschutz ……………………………….. 160
10.1.4 Kuppelschalter…………………………………………. 160
10.1.5 Kurzschlussschutz, Überlastschutz, Frequenzschutz ………….. 161
10.1.6 Schutz gegen elektrischen Schlag, Arbeiten im Netz …………. 162
10.1.7 Inselnetzerkennung …………………………………….. 163
10.1.8 Zähler für Lieferung, ggf. auch für Bezug ………………….. 164
10.1.9 Zuschaltbedingungen …………………………………… 164
10.2 Anschluss an das Mittelspannungsnetz…………………….. 165
10.2.1 Allgemeines…………………………………………… 165
10.2.2 Anschlussausführungen…………………………………. 166
10.2.3 Schutzeinrichtungen ……………………………………. 167
10.2.4 Schalteinrichtungen ……………………………………. 169
10.2.5 Zähler für Lieferung und Bezug…………………………… 169
10.2.6 Zuschaltbedingungen …………………………………… 170
10.2.7 Sonstiges……………………………………………… 170
10.3 Anschluss an das Hochspannungsnetz …………………….. 170
10.3.1 Allgemeines…………………………………………… 170
10.3.2 Anschlussausführungen…………………………………. 171
10.3.3 Schutzeinrichtungen ……………………………………. 171
10.3.4 Schalteinrichtungen ……………………………………. 174
10.3.5 Zähler ……………………………………………….. 174
10.3.6 Zuschaltbedingungen …………………………………… 175
10.4 Anschluss an das Höchstspannungsnetz……………………. 175
10.4.1 Allgemeines…………………………………………… 175
10.4.2 Anschlussausführungen…………………………………. 176
10.4.3 Schutzeinrichtungen ……………………………………. 176
10.4.4 Schaltgeräte …………………………………………… 177
10.4.5 Zuschaltbedingungen …………………………………… 177
11 Sonderfragen ……………………………………….. 179
11.1 Allgemeines…………………………………………… 179
11.2 Hochspannungs-Gleichstromübertragung (HGÜ) …………….. 180
11.2.1 Allgemeines zu Drehstromübertragung und HGÜ ……………. 180
11.2.2 HGÜ-Technik………………………………………….. 183
11.2.3 HGÜ-Freileitungen und -Kabel …………………………… 186
11.2.4 Elektroden ……………………………………………. 188
11.2.5 Kostenbetrachtungen …………………………………… 188
11.3 Netzanschluss mit Freileitungen ………………………….. 188
11.3.1 Belastbarkeit von Freileitungen…………………………… 188
11.3.2 Hochtemperatur-Leiterseile und Temperaturmonitoring ………. 190
11.3.3 Abstand von Windenergieanlagen zu Freileitungen ………….. 192
11.4 Netzanschluss mit Kabeln ……………………………….. 193
11.4.1 Belastbarkeit von HS-Kabeln …………………………….. 193
11.4.2 Belastbarkeit von MS-Kabeln…………………………….. 194
11.4.3 Belastbarkeit von NS-Kabeln …………………………….. 199
12 Zertifizierung ……………………………………….. 205
12.1 Allgemeines…………………………………………… 205
12.2 Bestimmung der elektrischen Eigenschaften (TR3) …………… 207
12.3 Anforderungen an Modellierung und Validierung (TR4) ………. 209
12.4 Zertifizierung der elektrischen Eigenschaften (TR8) ………….. 210
Literatur ………………………………………………….. 213
Stichwortverzeichnis ………………………………………… 217
©rolf rüdiger cichowski
https://www.vde-verlag.de/buecher/665827/netzanschluss-von-erneuerbare-energien-anlagen.html