Wie viele Elektrofahrzeuge verträgt das Rüsselsheimer Stromnetz?

Matthias_Schweitzer100x100Nur ein drittes Umspannwerk sichert die Kapazitäten.

Von Matthias Schweizer

Stell Dir vor, der Elektromobilität gelingt der Durchbruch. Was bedeutet dies für die Stadtwerke Rüsselsheim als Netzbetreiber? Können wir die Voraussetzungen für intelligentes Lade- und Lastmanagement schaffen? Und ganz wichtig: Wie viele Elektrofahrzeuge kann unser Rüsselsheimer Verteilnetz aufnehmen, ohne dass es zu einer Instabilität des Netzes käme? In den nächsten Abschnitten möchte ich Antworten auf diese Fragen geben.

Auf dem Betriebsgelände in der Walter-Flex-Straße 74 befindet sich eine von zwei öffentlichen Stromtankstellen der Stadtwerke Rüsselsheim. Foto: Peter Thomas

Wieviel Kapazität hat das örtliche Stromnetz?

Das Stromnetz in Rüsselsheim am Main hat, bedingt durch ein typischerweise hochverdichtetes städtisches Verteilnetz, eine installierte Leistung von circa 160,4 Megawatt (MW) bei den rund 240 Transformatoren (20 Kilovolt/kV auf 400 Volt/V). Legt man nun die üblichen Vollbenutzungsstunden von rund 2.500 Stunden im Jahr zu Grunde, ergibt sich eine mögliche Übertragung von circa 403 Millionen Kilowattstunden (kWh) – das wäre dann das Dreifache des tatsächlichen benötigten heutigen Wertes. Von daher steht noch ausreichend Kapazität im Netz zur Verfügung.

Verkraftet das Netz die E-Mobilität?

Bisherige Untersuchungen ergaben einen jährlichen durchschnittlichen Stromverbrauch pro Elektrofahrzeug von 2.500 kWh im Jahr bei einer Gleichzeitigkeitsleistung von nur 1,8 KW (basierend auf den bundesdurchschnittlichen Jahresfahrkilometern von 13.922 Kilometer im Jahr je PKW). Bei rund 60.000 in Rüsselsheim am Main, Stand April 2018, zugelassenen PKW waren genau 124 PKW als E-Fahrzeuge inklusive Hybridfahrzeuge zugelassen, das entspricht 0,21 Prozent.

Doch wir gehen ja von einem Durchbruch der E-Mobilität aus. Nehmen wir eine Quote von 10 Prozent an Elektrofahrzeugen an, dann ergibt sich ein gleichzeitiger zusätzlicher Leistungsbedarf von circa 10,8 MW und ein Strommehrverbrauch von rund 15 Millionen kWh im Jahr. Das entspricht einem Zuwachs an Stromverbrauch von nur 10,9 Prozent. Diese Zunahme wird also auf absehbarere Zeit nicht zu Problemen im Netz führen.

Vor diesem Hintergrund ist in absehbarer Zeit nicht zu erwarten, dass weitere größere Netzausbauten erforderlich sein werden. Partielle Erweiterungen in der Niederspannung in Form von zusätzlichen Trafostationen oder Kabelanbindungen sind auch heute schon bei ungünstigen Lastschwerpunkten durch Hausanschlussanfragen möglich. Doch die Kapazität im Rüsselsheimer Stromnetz ist nicht das einzige Kriterium. Die Probleme mit der Versorgung kommen von anderer Stelle.

Das Schalthaus in Darmstädter Straße spielt bei Verteilung des Stromes im Stadtgebiet eine zentrale Rolle. Foto: Peter Thomas

Wann ist die Grenze der Belastbarkeit erreicht?

Falls das Hochlaufen der E-Mobilität deutlich schneller als erwartet kommt, wären wir trotzdem spätestens bei einem Anteil von 20 Prozent an E-Fahrzeugen an der Leistungsgrenze – nicht wegen der Kapazität des Stromnetzes in Rüsselsheim am Main, sondern wegen der Leistungsgrenze der Netzkoppelpunkte. Damit sind die Übergabepunkte zu den beiden vorgelagerten Umspannwerken gemeint, die technisch und vertraglich begrenzt sind. Um es noch einmal zu verdeutlichen: Genügend Strom ist auch über das vorgelagerten Mittelspannungsnetz vorhanden, doch das Problem ist die Schnittstelle für die Einspeisung ins Rüsselsheimer Netz.

Über zwei Umspannwerke bekommt das Rüsselsheimer Verteilnetz seinen Strom vom vorgelagerten Netz übermittelt. Foto: AdobeStock_89159074

Wie sieht die Lösung aus?

Die Stadtwerke Rüsselsheim sind bereits seit mehreren Jahren mit unterschiedlicher Intensität in Gesprächen mit den vorgelagerten Netzbetreibern bezüglich eines dritten Umspannwerkes (110 kV/20kV), nicht nur wegen der E-Mobilität, sondern auch um einer weiteren Siedlungsausweitung (beispielsweise dem Neubaugebiet Eselswiese in Bauschheim) und steigendem Stromleistungsbedarf durch Gewerbeansiedlungen gerecht zu werden. Derzeit wird an eine zusätzliche Reserve von 25 MW gedacht, auch um eine gewisse Redundanz zu den anderen beiden Umspannwerken zu schaffen.
Das dritte Umspannwerk ist bereits in konkreter Vorplanung und soll an der Mainzer Straße in der Nähe der Aral-Tankstelle, dort wo bereits heute das Umspannwerk für Opel steht, entstehen. Die mit einem dritten Umspannwerk notwendigen Veränderungen in dem eigenen 20 KV-Netz wird derzeit erarbeitet.

Was ist, wenn alle zur gleichen Zeit laden wollen?

Auf diese Frage will ich nur allgemein eingehen. Selbstverständlich werden sich die Ladevorgänge nicht gleichmäßig über den ganzen Tag verteilen. Es wird zu Spitzen in der Nachfrage kommen, beispielsweise wenn viele Berufstätige zur gleichen Zeit an ihrem Arbeitsplatz ankommen und dort die Möglichkeit haben, ihr Fahrzeug zu laden. Doch falls solche Spitzen tatsächlich zu einer Überlastung des Netzes führen könnten, wird das rechtzeitig erkannt und direkt über die Ladesäulen gegengesteuert. Die Fahrzeuge erhalten dann weniger Strom, brauchen also länger zum Laden.

Wie fällt das Fazit aus?

Die aktuelle Kapazität im Stromnetz von Rüsselsheim am Main reicht auf absehbare Zeit aus. Dennoch sind schon bei einem Marktanteil der E-Fahrzeuge von 20 Prozent erhebliche Probleme zu erwarten. Diese liegen an der Leistungsgrenze der Netzkoppelpunkte, also den Übergabepunkten zu den beiden vorgelagerten Umspannwerken. Doch die Lösung durch ein drittes Umspannwerk befindet sich bereits in der Vorplanung. Damit wird nicht nur ein steigender Bedarf an Strom durch die E-Mobilität gedeckt, sondern auch die Versorgungssicherheit für weitere Wohnsiedlungen und steigenden Stromverbrauch von Gewerbe deutlich gestärkt.

ANHANG

Die wesentlichen gesetzlichen Änderungen und Vorgaben der jüngeren Zeit:

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  • Ladesäulenverordnung (LSV) mit letzter Änderung vom 01.06.2017
  • Preisangabenverordnung (PAngV) mit letzter Änderung vom 1. Juli 2018
  • VDE AR-N 4105 Technische Mindestanforderungen für Anschluss und Parallelbetrieb von Erzeugungsanlagen am Niederspannungsnetz beschäftigt sich speziell mit Einspeisern vom 19.10.2018
  • EnWG (zuletzt geändert durch Art. 3 G v. 17.12.2018)
  • Mess- und Eichgesetz (MessEG) mit letzter Änderung vom 31. Dezember 2018
  • VDE AR-N 4100 Technische Regeln für den Anschluss von Kundenanlagen an das Niederspannungsnetz und deren Betrieb (auch TAR Niederspannung genannt) vom 08.02.2019
  • Technische Anschlussbedingungen (TAB 2019) für den Anschluss an das Niederspannungsnetz des BDEW, Stand Feb.2019
  • NAV (zuletzt geändert Art. 5 VO vom 14. März 2019 u. seit dem 22. März 2019 in Kraft getreten)

Weiterhin haben die Stadtwerke Rüsselsheim als Netzbetreiber gemäß den im vorherigen Kapitel aufgelisteten Regularien folgende verbindliche Regeln hinsichtlich der Anzeige und Anmeldung von Ladeinfrastruktur getroffen: Nach zu lesen auch auf https://www.swr-netze-ruesselsheim.de/ladeinfrastruktur

Lastschaltleisten nennen sich im Fachjargon diese Sicherungen im Schalthaus in der Darmstädter Straße, die bei Störungen ausgetauscht werden. Foto: Peter Thomas

1. Maßgeblich für die Leistungsbemessung ist die Summe aller Ladepunkte am jeweiligenNetzanschluss.

2. Alle Ladeinfrastruktur (LIS) ist ab einer Leistung von > 3,6 kVA bis 12 kVA beim Netzbetreiber EVR anzuzeigen.

3. Ab einer Leistung von > 12 kVA ist eine Genehmigung durch den Netzbetreiber EVR einzuholen. Dem Einbau wird nach erfolgter Netzverträglichkeitsprüfung (analog wie bei PV) unter Maßgabe des Einbaus einer Laststeuerung zugestimmt. Die von EVR vorgegebene Laststeuerung hängt von der Leistung der LIS ab:
– ab 12kVA bis < 22kVA erfolgt die Laststeuerung über die Funk-Rundsteuerung mit den Stufen 0% oder 100%
– ab 22kVA erfolgt die Laststeuerung über die Funk-Rundsteuerung mit Begrenzung au max. 12kVA oder 100%
– ab 40kVA ist eine Anbindung an die Leittechnik von EVR über passende Koppelgeräte oder gleichwertige Lösungen notwendig. Die Ladeleistung kann in Abhängigkeit vom Netzstatus von 0-100% gesteuert werden.

4. Zähler des Netzbetreibers werden gemäß Messstellenbetriebsgesetz grundsätzlich als intelligenten Messsystemen oder bei größeren Leistungen als RLM-Zähler verbaut.

Bei Laststeuerung und einer vorhandene separaten Messeinrichtung wird nur ein reduziertes Netzentgelt gemäß § 14a (EnWG) erhoben. Der Grundpreis von 36,50 Euro im Jahr entfällt, der Arbeitspreis beträgt lediglich 2,07 Cent je kWh statt sonst 4,23 Cent/kWh (Stand Preisblatt gültig ab 1.1.2019).

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