PV- und Speicheranlagen sicher in Netze integrieren

Von Patrick Schulze, Journalist für Wordfinder GmbH & Co. KG, Schenefeld

Mit dem rasanten Ausbau großer Photovoltaik- und Speicheranlagen steigen die Anforderungen an Netzkonformität, Schutztechnik und Regelung. EPC-Dienstleister¹⁾ stehen heute vor der Aufgabe, die technische Sicherheit, Wirtschaftlichkeit und Integrationsfähigkeit ihrer Projekte gleichzeitig sicherzustellen. Besonders entscheidend ist dabei, dass sämtliche Komponenten – von der Netzentkopplung über den Erzeugungsanlagen-Regler bis hin zum Energiemanagement – perfekt aufeinander abgestimmt sind. Nur so lassen sich die Energieflüsse in der Anlage, Netzdienstleistungen und Netz-Einspeisung stabil steuern und die Anforderungen aus den geltenden Vorgaben aus Normen und Richtlinien der Netzbetreiber werden erfüllt. Gefragt sind daher modulare, zertifizierte Systeme, die sich flexibel skalieren, einfach integrieren und langfristig warten lassen.

Professionalisierung des EPC-Markts

Der Markt für EPC-Dienstleistungen (Engineering, Procurement, Construction) im Bereich Photovoltaik und Energiespeicherung hat sich in den letzten Jahren grundlegend verändert. Anlagen werden größer, komplexer und stärker vernetzt. Mit der zunehmenden Leistungsdichte wachsen auch die Anforderungen an die Systemintegration und Netzkonformität. Damit steigen die Erwartungen an Anschluss- und Schutzsysteme, die einerseits höchste Sicherheitsstandards erfüllen und andererseits schnelle, fehlerfreie Installationen ermöglichen.

Alexander Veit, Produktmanager von der enwitec electronic GmbH, die sich auf Anschlusslösungen und Energiemanagementsysteme für erneuerbare Energien spezialisiert hat, bringt es auf den Punkt: „EPCs benötigen heute vorkonfektionierte, anschlussfertige Lösungen, die Planungssicherheit geben und sich nahtlos in unterschiedliche Projektstrukturen einfügen. Systeme müssen daher technische Sicherheit mit normkonformer Funktionalität und einem hohen Integrationsgrad verbinden.“

Diese Entwicklung führt dazu, dass EPCs zunehmend nach Partnern suchen, die nicht nur Komponenten liefern, sondern komplette, abgestimmte Systemlösungen anbieten. Denn der Zeitdruck in Projekten ist hoch – und jeder zusätzliche Planungsschritt kann zu Verzögerungen führen. Modulare Anschluss- und Schutzsysteme reduzieren die Komplexität erheblich und tragen dazu bei, die Projektlaufzeiten zu verkürzen.

Normkonformität als Grundlage

Die technische Sicherheit großer PV- und Speicheranlagen steht und fällt mit der Einhaltung der geltenden Normen und Richtlinien. Maßgeblich sind dabei die VDE-Anwendungsregeln – VDE-AR-N 4105 für Niederspannungsanlagen, VDE-AR-N 4110 für Mittelspannungsanlagen sowie ergänzend VDE-AR-N 4120 und 4130 für höhere Spannungsebenen. Diese Normen konkretisieren die EU-Verordnung (EU) 2016/631, die europaweit die technischen Anforderungen an Erzeugungsanlagen definiert.

Lösungen etwa von enwitec erfüllen diese Anforderungen an Schutztechnik, Kommunikation und Regelung nach VDE und RfG. enwitec integriert die notwendigen Schutzrelais, USV- und Kommunikationskomponenten in einem System, das zertifiziert und vollständig projektspezifisch abgestimmt ist. „Dadurch werden Planungsprozesse für EPCs deutlich vereinfacht und Netzbetreiber erhalten geprüfte, konforme Systeme“, fügt Jörn Evers, Key Account Manager bei enwitec, hinzu.

Darüber hinaus spielt die Einhaltung der jeweiligen Netzbetreiberbedingungen (TABs) eine entscheidende Rolle. Diese Anforderungen unterscheiden sich regional und müssen bereits in der Projektierungsphase berücksichtigt werden. Hier bietet sich daher die Verwendung von Systemen an, die flexibel konfigurierbar sind und sich an unterschiedliche Spezifikationen anpassen lassen. Dies stellt einen weiteren Grund dar, warum modulare Baukastenlösungen in EPC-Projekten immer häufiger zum Standard werden.

Netzentkopplung als Sicherheitsanker

Ein zentraler Bestandteil jeder netzgekoppelten Erzeugungsanlage ist die Netzentkopplung. Sie schützt das öffentliche Netz ebenso wie die Anlage selbst vor Fehlströmen oder Instabilitäten. Die PowerShield-Systeme von enwitec übernehmen diese Aufgabe auf unterschiedlichen Spannungsebenen und werden im Baukastenprinzip an projektspezifische Anforderungen angepasst

„Es werden alle Komponenten – vom übergeordneten Entkupplungsschutz über die Schutzrelais bis zur USV – exakt nach den Vorgaben des jeweiligen Projekts definiert“, erläutert Gerhard Koenig, Senior Produkt Spezialist bei enwitec. „Durch kontinuierliche Verifizierung und Validierung wird dabei gewährleistet, dass die Systeme langfristig stabil und zuverlässig arbeiten.“

Netzentkopplungssysteme werden somit zu weit mehr als nur reinen Sicherheitskomponenten. Sie bilden die Grundlage für eine stabile, netzkonforme Einspeisung und ermöglichen den zuverlässigen Inselbetrieb, falls dieser gefordert ist. Ihre Integration in die Gesamtarchitektur von PV- und Speicheranlagen ist daher ein entscheidender Baustein moderner Energielösungen.

Regelung und Kommunikation über EZA-Systeme

Neben der Schutztechnik spielt die netzdienliche Regelung von Erzeugungsanlagen eine zentrale Rolle. Mit PowerControl bietet enwitec hierfür ebenfalls einen eigenen Erzeugungsanlagen-Regler (EZA-Regler), der als Bindeglied zwischen Wechselrichtern, Energiemanagementsystem (EMS) und Netzanschlusspunkt fungiert. Er setzt die vorgegebenen Wirkleistungs-, Blindleistungs- und Netzschutzvorgaben des Netzbetreibers um und sorgt so für die normgerechte Einspeisung.

„Dank offener Schnittstellen wie Modbus TCP, Sunspec oder IEC 60870-5-104 lässt sich PowerControl nahtlos in bestehende Systeme integrieren – egal ob Neubau oder Retrofit“, so Veit. „Das gibt EPCs und Betreibern maximale Flexibilität bei der Umsetzung ihrer Projekte.“

Diese Offenheit der Systeme ist essenziell, um eine reibungslose Kommunikation zwischen unterschiedlichen Herstellern und Plattformen zu gewährleisten. Sie ermöglicht es EPCs, heterogene Anlagenstrukturen effizient zu vernetzen – ein wichtiger Faktor, um zukünftige Anforderungen wie Netzstützung oder dynamische Einspeisung umzusetzen.

Intelligentes Energiemanagement als Steuerzentrale

Zudem wird das Energiemanagement immer mehr zur Schlüsselfunktion moderner PV- und Speicherprojekte. enwitec hat hierfür ein eigenes EMS integriert, das weit über klassische Steuerungsfunktionen hinausgeht. Es regelt Lastflüsse in Echtzeit, koordiniert PV-Anlagen, Speicher, Wärmepumpen und Ladeinfrastruktur und optimiert die Energieverwendung nach wirtschaftlichen und netztechnischen Kriterien.

Das EMS kombiniert dafür die Flexibilität einer softwarebasierten Plattform mit der Zuverlässigkeit industrieller Hardware. Dadurch lassen sich selbst komplexe Hybrid- oder Microgrid-Systeme intelligent steuern und regeln. „Für EPCs bedeutet das: Sie erhalten eine skalierbare, herstellerunabhängige Lösung, die Projektierung, Inbetriebnahme und Betrieb erheblich vereinfacht“, erläutert Evers die Vorteile des Systems.

Das EMS trägt somit nicht nur zur Stabilität des Gesamtsystems bei, sondern ermöglicht auch eine gezielte Optimierung der Energieflüsse. Durch die Integration offener Protokolle wie Modbus, Sunspec, MQTT und IEC 104 ist die Plattform kompatibel mit einer Vielzahl von Herstellern und erlaubt eine zukunftssichere Erweiterbarkeit.

Retrofit und Zukunftssicherheit

Ein wachsendes Marktsegment stellen außerdem Retrofit-Projekte dar, insbesondere PV-Anlagen, die aus der EEG-Förderung herausfallen. Diese müssen technisch auf den neuesten Stand gebracht werden, um weiterhin sicher und regelkonform betrieben zu werden.

„Wir haben Retrofit-Lösungen entwickelt, die bestehende Anlagen schnell und normkonform modernisieren, ohne dafür komplette Neuinstallationen vornehmen zu müssen“, betont Gerhard Koenig. Die Systeme übernehmen aktuelle VDE-AR-N 4105/4110-Funktionen und bieten Schnittstellen für ein zukunftssicheres Energiemanagement. So bleiben auch ältere Anlagen langfristig wirtschaftlich und netzstabil.

Die Nachrüstung solcher Systeme ist oft der kosteneffizienteste Weg, um bestehende PV-Installationen an die Anforderungen der nächsten Jahrzehnte anzupassen. Neben der technischen Aufwertung tragen Retrofit-Projekte auch dazu bei, Ressourcen zu schonen und die Lebensdauer bestehender Anlagen signifikant zu verlängern.

Perspektive: Microgrids und dezentrale Versorgung

Mit dem zunehmenden Anteil erneuerbarer Energien gewinnen auch Microgrids und Offgrid-Systeme an Bedeutung. Sie ermöglichen lokale Energieerzeugung, Speicherung und Nutzung – weitgehend unabhängig von zentralen Netzen. enwitec sieht darin ein wichtiges Zukunftsfeld: „Microgrids sind das Rückgrat einer dezentralen Energiewelt“, sagt Alexander Veit. „Dafür braucht es Komponenten, die eine sichere und flexible Kopplung oder Entkopplung solcher Systeme ermöglichen.“

Dezentrale Versorgungsstrukturen gewinnen allerdings nicht nur in ländlichen Regionen, sondern auch in Industrieparks oder Quartierslösungen zunehmend an Bedeutung. Denn dort sorgt die intelligente Verbindung von PV, Speicher, Ladeinfrastruktur und Steuerung für eine deutliche Steigerung der Energieeffizienz und gleichzeitig für mehr Versorgungssicherheit in Zeiten wachsender Netzauslastung.

Fazit

Die Energiewende stellt EPC-Dienstleister und Netzbetreiber gleichermaßen vor neue Herausforderungen. Netzkonformität, Sicherheit und intelligentes Energiemanagement sind zu Schlüsselfaktoren für den erfolgreichen Betrieb großer PV- und Speicheranlagen geworden. Das Beispiel enwitec zeigt, dass sich durch modulare, zertifizierte Systeme und offene Kommunikationsarchitekturen technologische Komplexität beherrschen lässt. Entscheidend ist dafür ein integrierter Ansatz, der Schutz, Regelung und Management zu einer durchgängigen Lösung verbindet – und so den Weg für eine stabile, dezentrale Energiezukunft ebnet.

Fußnote

¹⁾ EPC, Engineering, Procurement and Construction, zu Deutsch Planung, Beschaffung, Ausführung, bezeichnet eine im internationalen Bauwesen und speziell im Anlagenbau übliche Form der Projektabwicklung/Vertragsgestaltung, bei der der Auftragnehmer als Generalunternehmer oder Generalübernehmer auftritt.