Datenbasierte Netzplanung und valide Anschlussanfragen

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Mit einer auf Echtzeitdaten basierenden Netzplanung sorgt die Oberhausener Netzgesellschaft mbH (OB Netz) fortan für mehr Transparenz in ihrem Niederspannungsnetz. In 26 Stationen erfassen SMIGHT-Sensoren minutengenau Strom und Spannung inklusive Lastflussrichtung. Weitere 24 Stationen werden 2024 mit SMIGHT-Sensorik ausgestattet, um die aufkommenden Herausforderungen im Netz abbilden zu können. Und auch bei den steigenden Netzanschlussanfragen validieren und beschleunigen die SMIGHT-Daten den Genehmigungsprozess in Oberhausen.

Die Oberhausener Netzgesellschaft mbH (OB Netz) ist für die Planung, den Bau und den Betrieb des Strom-, Gas- und Fernwärmenetzes in Oberhausen zuständig. Das Tochterunternehmen der Energieversorgung Oberhausen AG versorgt über 212.000 Einwohner und verfügt über insgesamt 670 eigene Netzstationen. Doch die Flexibilitäten im Netz steigen: hervorgerufen durch PV, Elektromobilität und die Wärmewende. Um diese Variablen im Netz abzubilden, wurde ein entsprechendes Tool gesucht und schließlich mit SMIGHT gefunden.

Marktanalyse und Winter

Anhand eines Anforderungskatalogs beschloss die OB-Netz 2022 eine Marktanalyse durchzuführen, um eine passende Messlösung für ihr Niederspannungsnetz zu identifizieren. Damit erhoffte sich das Unternehmen mehr Transparenz: und damit eine bessere, auf Daten basierende Grundlage für ihre Netzplanung. Beschleunigt wurde dieser Auswahlprozess durch die drohende Gasmangellage im Winter 2022. Die Oberhausener entschieden sich kurzerhand für ein Pilotprojekt mit einem in der Marktanalyse identifizierten Favoriten: SMIGHT Grid2. Damit war die Netzgesellschaft kurzfristig in der Lage, den vierphasigen Strom und die Spannung in fünf Stationen im innerstädtischen Bereich mit sehr hoher Einwohnerdichte zu messen und zu beobachten. Die Engpässe blieben aus, doch die Begeisterung für die Lösung wuchs.

„Zwei Wochen nach der Bestellung waren die Sensoren und Gateways im Haus und auch der Einbau ging schnell und problemlos – 15 Minuten nach Inbetriebnahme waren die Stationen digital“, erklärt Fabian Richter, Mitarbeiter in der Netzplanung für Digitalisierung und Strategie Gas. „Der wohl wichtigste Vorteil allerdings ist die übersichtliche Darstellung aller notwendigen Informationen im SMIGHT IQ Cockpit. Denn was bringt die beste Lösung, wenn sie von den Mitarbeitern nicht angenommen wird?“

Mittlerweile sind im gesamten Netzgebiet 26 Ortsnetzstationen mit den verschiedensten Lastprofilen mit SMIGHT Grid2 ausgestattet: Neben den Ballungsgebieten beobachtet das insgesamt sechsköpfige Netzplanungsteam auch Industriegebiete mit Lastspitzen durch hohe PV-Einspeisung auf den Dächern der Lagerhallen. In Bereichen mit Einfamilienhäusern hingegen wächst neben PV der Anteil an Elektromobilität stark an.

Netzplanung next Level

Die Oberhausener nutzen die SMIGHT-Lösung vorrangig in der Netzplanung. Für sie sind der altbewährte Schleppzeiger und mobile Messeinrichtungen für Kurzzeitmessungen bei den aufkommenden Lasten und Einspeisungen nicht mehr ausreichend und zu langwierig. Über einen Export der SMIGHT-Daten könnten sie damit direkt in der Netzberechnungssoftware arbeiten.

„Aufgrund der vielen Variablen im Netz waren Annahmen und Netzberechnungen ohne Langzeitmessungen nicht mehr aussagekräftig genug“, so Richter. „Diese decken auch die Dynamiken innerhalb der Netze ab – also Witterungsbedingungen, Lastverhalten der Anschlussnutzer, Zubau von Leistungsbedarfen und Erzeugungen – und können somit in der Netzplanung als auch im Betrieb berücksichtigt werden“, fasst Richter zusammen.

Mittlerweile arbeiten die Oberhausener zusätzlich regelmäßig im SMIGHT IQ Cockpit. Einmal im Monat setzt sich das gesamte Team außerdem zusammen, um einen Blick in den monatlichen Report zu werfen. Daraus lassen sich neue Erkenntnisse aus den Daten ziehen und die Netzplanung, sowie -berechnung weiter verbessern.

Anschlussanfragen effizienter bearbeiten

Die Anschlussanfragen für EE-Anlagen häufen sich auch in Oberhausen – für die Mitarbeitenden eine große Herausforderung. Allein 2023 waren es 1415 und damit mehr als doppelt so viel wie im Jahr zuvor. Vor dem Einsatz von SMIGHT Grid2 wurde die Topologie des Netzbereiches angeschaut und bewertet und im Zweifelsfall sogar noch eine Kurzzeitmessung installiert.

Fabian Richter sagt: „Vom Antrag bis zur Genehmigung oder einem Ausbau – wenn notwendig – benötigten wir einfach zu lange. Heute werfen die Kollegen erst einmal einen Blick in das SMIGHT IQ Cockpit und können so direkt bewerten, wie es um den jeweiligen Netzabschnitt steht – auch im Hinblick auf die Witterung, saisonale Einflüsse usw. Wir sparen dadurch nicht nur Arbeitszeit, sondern können viel effizienter genauere Aussagen an unseren Kunden tätigen“.

Fazit und nächste Schritte

Mit Hilfe der SMIGHT-Daten kann die OB-Netz ihr Niederspannungsnetz vorausschauender betreiben und planen. Zeichnen sich Engpässe ab, können die Mitarbeitenden frühzeitig geeignete Maßnahmen wie Umschaltungen oder Trennstellenverlegung vorsehen und vorbereiten. „Und zu guter Letzt fühlen wir uns für die Anforderungen an die Netzzustandserfassung nach §14a gut gerüstet, da wir knapp zehn Prozent der Versorgungsbereiche schon mit Messtechnik ausgestattet haben. Tendenz steigend“, sagt Richter.

Aktuell verbaut die OB-Netz in 24 weiteren Stationen die SMIGHT-Technologie. Des Weiteren plant das Unternehmen jährlich weitere Stationen mit der Sensorik auszustatten. Ebenfalls sollen der Netzbetrieb und die geplante, vollautomatisierte Netzanschlussplanung von den gewonnen Erkenntnissen der Daten profitieren.

Und auch die stetige Weiterentwicklung der Lösung ist für Richter ein Grund, auf die Firma SMIGHT zu setzen: Das Karlsruher Unternehmen wird im Hinblick auf die netzorientierte Steuerung gemäß §14a EnWG einen auf Daten basierten Lastmanager Ende 2024 verfügbar haben.

100 % Transparenz in der Niederspannung bei den Stadtwerken Norderney

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Die Stadtwerke Norderney rüsten derzeit alle 48 Ortsnetzstationen auf der Insel mit SMIGHT Grid2 aus, um Transparenz in ihr Maschennetz zu bekommen. In 30 Stationen können die Stadtwerke bereits dank minutengenauer sowie abgangs- und phasenscharfer Messdaten die Entwicklung im Netz beobachten und bewerten. Denn neben dem Anstieg von Elektromobilität und PV-Anlagen haben die Stadtwerke vor allem durch den Tourismus saisonale Schwankungen in der Auslastung ihres Netzes.

Ein vermaschtes Netz hat Vor- und Nachteile: Einerseits gewährleistet die Vielzahl von Knotenpunkten eine bessere Versorgungssicherheit. Auf der anderen Seite erfordert es aber auch mehr Aufwand, um diese einzelnen Netzabschnitte hinsichtlich der dynamischen Lastentwicklung zu überwachen. Aus diesem Grund hat sich Tristan Knappe von den Stadtwerken Norderney für eine Vollausstattung der Messlösung SMIGHT Grid2 entschieden. Er ist verantwortlicher Mitarbeiter für Netzleit- und Fernwirktechnik und Vorarbeiter im Netzbetrieb Strom.

Maßgeblich für die Lastentwicklung auf der Insel ist der jährlich starke Anstieg des Tourismus in den Sommermonaten. Damit ist auch die Last im Sommer – im Gegensatz zu vielen Netzgebieten auf dem Festland – deutlich höher als in den Wintermonaten. Aber auch der Einfluss von PV und E-Mobilität steigen auf Norderney immer weiter an. Im September 2023 entschlossen sich die Stadtwerke daher für ein achtwöchiges Pilotprojekt mit SMIGHT Grid2 mit zehn Stationen.

„Vereinzelte Trafomessungen, Netzberechnungen und Erfahrungswerte reichten bei dieser Entwicklung einfach nicht mehr aus“, erklärt Tristan Knappe. „Oft haben sich die daraus abgeleiteten Annahmen zwar bestätigt – im Einzelfall lohnt sich aber ein zweiter Blick in die SMIGHT-Daten.“

Darum SMIGHT
Die Stadtwerke Norderney setzen sowohl Standardsensoren mit Klappkernwandlern ein sowie den neuen Grid2 Sensor Flex, basierend auf Rogowskispulen für enge Einbausituationen oder dickere Kabel.

„Überzeugt hat uns das Komplettpaket bestehend aus Preis- und Leistungsverhältnis sowie der kurzen Lieferzeit von zwei Wochen“, fasst Tristan Knappe zusammen. „Der Einbau ist super unkompliziert und wir gehen davon aus, dass wir mit den beiden Sensorvarianten alle Stationen mühelos ausstatten können.“

Den Fokus legten die Stadtwerke zuerst nur auf Hardware und Rohdaten: Die Daten sollen künftig unter anderem über eine Schnittstelle in die bestehende Netzanalysesoftware einfließen. Schnell merkten die Stadtwerke Norderney aber, dass die SMIGHT-Lösung noch weitere Vorteile bietet. „Auftretende Engpässe und kritische Stationen fallen im SMIGHT IQ Cockpit sofort ins Auge, weshalb wir die webbasierte Anwendung mittlerweile regelmäßig nutzen.“

Das zeigen die Daten
Die Stadtwerke nutzen die SMIGHT-Lösung für den Netzbetrieb, die Netzplanung sowie für Investitions- und Budgetplanungen. Sind Neubebauungen auf der Insel geplant, lassen sich damit frühzeitig mögliche Engpässe im Netz erkennen.

Der Sommer kann kommen
Inzwischen sind 30 von 48 Stationen mit SMIGHT-Technologie ausgestattet, die übrigen 18 folgen bis Anfang 2025. „Wir sind auf den Sommer gespannt – denn das ist die Zeit, in der wir – im Gegensatz zum Festland – die größten Lasten stemmen müssen“, sagt Tristan Knappe. „Aber es ist ein gutes Gefühl zu wissen, dass wir uns jetzt auf Daten und nicht mehr nur auf Theorie und Pi-mal-Daumen verlassen müssen.“

Stromversorgung Sulz a.N. GmbH rüsten Netzstationen mit SMIGHT-Technologie aus

SMIGHT Grid2 bereitet die Daten auf und visualisiert sie.

Sulz am Neckar / Karlsruhe, 25. Juli 2023 – Die Stromversorgung Sulz a.N. GmbH hat sich für die SMIGHT-Lösung zur Überwachung ihres Niederspannungsnetzes entschieden. Der unkomplizierte Einbau in die Netzstationen hat das Unternehmen ebenso überzeugt wie die Tatsache, dass alle relevanten Daten in Echtzeit zur Verfügung stehen, um bei Störungen oder einer drohenden Überlast gezielt und schnell Maßnahmen ergreifen zu können. Das Unternehmen setzt die SMIGHT-Geräte derzeit in fünf von insgesamt 35 Ortsnetzstationen ein und plant mittelfristig zur Überwachung des Niederspannungsnetzes einen flächendeckenden Einsatz.

Ein massiver Ausbau von PV-Anlagen, rund 70 Anlagen allein im ersten Halbjahr 2023, ein rasant fortschreitender Zubau von Ladestationen und der verstärkte Einsatz von Wärmepumpen auch in Bestandsgebäuden: damit sah sich die Stromversorgung Sulz konfrontiert. Auch, oder gerade für kleine Versorgungsunternehmen ist es wichtig, dieser Entwicklung nicht blind entgegenzutreten, sondern durch Messdaten zu validieren und zu begleiten. Bisher erfasste das Unternehmen aus Baden-Württemberg lediglich die Lastflüsse im Mittelspannungsnetz in den Schwerpunkstationen – doch um die Versorgungssicherheit in der Niederspannung weiterhin gewährleisten zu können, war das auf Dauer zu wenig.

„Uns fehlten schlichtweg die notwendigen Daten zur Einspeisung und Rückspeisung – und zwar in Echtzeit. Kurz gesagt: wir hatten keinen Überblick über das Niederspannungsnetz und konnten nicht so flexibel und vorausschauend handeln, wie wir uns das vorgestellt haben“, erklärt Udo Huber, technischer Geschäftsführer der Stromversorgung Sulz a.N. GmbH.

Die Stromversorgung Sulz machte sich also im Frühjahr auf die Suche nach einer geeigneten Lösung – und stießen auf SMIGHT Grid2. Die IoT-Lösung der SMIGHT GmbH überzeugte vor allem durch den schnellen und unkomplizierten Einbau und Inbetriebnahme unter einer Stunde. Nach nur wenigen Minuten sind die Daten über ein Webportal jederzeit und überall abrufbar. Die Mitarbeitenden im Netzbetrieb können so im Falle einer Störung direkt auf Grundlage von Live-Daten Entscheidungen treffen. SMIGHT-Technologie unterstützt aber auch bei gezielten Schalthandlungen oder in der Netzplanung.

„Mit SMIGHT Grid2 konnten wir Unregelmäßigkeiten identifizieren, die wir vorher nicht gesehen haben und entsprechend reagieren“, sagt Udo Huber. „Zum Beispiel haben wir ein Blockheizkraftwerk (BHKW) mit einer Leitung von 100kVA sicher und rechtzeitig auf eine benachbarte Umspannstation umschalten können, um so die Belastung im Niederspannungsnetz gleichmäßiger zu verteilen.“

Derzeit sind fünf Netzstationen mit SMIGHT-Sensorik ausgestattet, bei denen eine hohe Belastung in beide Energierichtungen zu erwarten ist. Sie messen phasen- und abgangsscharf den Strom direkt in der Station und übermitteln die Daten in Echtzeit via Mobilfunk. Im Web-Portal werden die Daten aufbereitet und visualisiert. Ein zusätzliches Feature ist der monatliche Report, über den die Mitarbeitenden eine Zusammenfassung der wichtigsten Ereignisse und Entwicklungen im gesamten Netz erhalten. Udo Huber ergänzt: „Hilfreich war hier auch das Feedback durch die SMIGHT-Fachleute, um die eigene Interpretation der Messergebnisse zu validieren.“

In den kommenden Jahren plant das Unternehmen einen flächendeckenden Ausbau der SMIGHT-Lösung zur Überwachung ihres Niederspannungsnetzes.

Messdaten in der Anwendung: von der Phase bis zum Netzgebiet

Neue Funktionen im SMIGHT IQ

Verteilnetzbetreiber fit für die Zukunft machen. Das hat sich die SMIGHT GmbH zur Aufgabe gemacht. Neben einem einfachen und schnellen Einbau der Messlösung gehört dazu aber auch, die gewonnenen Daten aus der Ortsnetzstation direkt so aufzubereiten, dass sie sofort im täglichen Betrieb genutzt werden können. Neue Funktionalitäten im SMIGHT IQ ermöglichen es, aufkommende oder bestehende Engpässe oder Probleme im Niederspannungsnetz noch schneller zu erkennen. Dazu erhalten die Verantwortlichen zielgerichtet und sinnvoll aufbereitete Informationen über alle Ebenen hinweg: von der Station inklusive der Abgänge und einzelnen Phasen bis hin zum gesamten Netzgebiet.

Über 2.000 Ortsnetzstationen bei über 50 Verteilnetzbetreibern sind bereits mit SMIGHT-Sensorik ausgestattet. Das sind 14.000 Abgänge, die Messdaten im 15-Minuten-Takt erfassen: 5,4 Millionen Datenpunkte am Tag. Doch diese Daten müssen gelesen und interpretiert werden, um sinnvolle Maßnahmen daraus abzuleiten. Für die notwendige Transparenz sorgen Informationen direkt aus dem Webportal sowie von SMIGHT aufbereitete Reports.

Mehr Klarheit auf einen Blick
Wie stark ist die Ortsnetzstation ausgelastet und welche Rolle spielen Blind- oder Einspeiseleistung? Mit nur wenigen Klicks erhalten Anwenderinnen und Anwender im SMIGHT IQ sinnvolle Informationen über den Zustand der gesamten Station und können dann – wie gewohnt – bis hinab in die einzelnen Abgänge und Phasen die Zustände genauer betrachten und bewerten. Dafür sorgt eine neue Darstellung mit aggregierten Informationen, die eine obere Abschätzung über die Auslastung der Abgänge innerhalb der Station bietet. Ebenfalls neu und mit nur einem Klick verfügbar ist eine Darstellung über den Verlauf der Trafolast. Die Blind- und Einspeiseleistung lässt sich über diese beiden Ansichten bewerten, um Kabelbelastungen zu ermitteln. Und das wiederum ist die Grundlage für eine fundierte, auf Daten gestützte Maßnahmenplanung.

Vorteile für Netzbetrieb, -planung und -ausbau
Die neuen Funktionalitäten und Möglichkeiten bieten Mehrwerte für verschiedene Arbeitsbereiche rund um das Niederspannungsnetz. Im täglichen Netzbetrieb liefern die gewonnenen Daten wichtige Erkenntnisse, um Schaltmaßnahmen zielgerichtet durchzuführen, zu bewerten und zu überwachen.

In der Netzplanung unterstützt SMIGHT dabei, Kennzahlen aus der Literatur für das eigene Netz zu validieren. Stark- und Schwachlastfälle lassen sich auf Stations-, Abgangs- und Phasenebene bestimmen und Charakteristika von E-Mobilität, Photovoltaik, Blockheizkraftwerken und Wärmepumpen ermitteln.

Und auch für den weiteren Ausbau oder Erneuerungsplanungen im Niederspannungsnetz sind die Daten eine gute Grundlage, um die Lastentwicklung inklusive der Saisonalität zu beobachten und Erneuerungsmaßnahmen richtig zu priorisieren.

Auswirkungen auf das Netzgebiet
Dazu erhalten SMIGHT Anwenderinnen und Anwender ab Februar monatlich per E-Mail wichtige Kennzahlen aller gemessenen Stationen und Abgänge in ihren Netzgebieten auf einer Seite zusammengefasst als PDF. Unter anderem sehen sie in dem monatlichen Report die Entwicklung der Auslastung ihrer Abgänge über die letzten Monate sowie die Maximalwerte einzelner Abgänge bzw. Stationen. Natürlich können alle Daten wie gewohnt über eine komfortable Schnittstelle in Echtzeit direkt an weitere Systeme wie z.B. zur Netzsimulation gekoppelt werden.

„Der Zustand jeder einzelnen Station hat Auswirkungen auf das gesamte Netzgebiet“, betont Oliver Deuschle, Geschäftsführer der SMIGHT GmbH. „Daher ist es unerlässlich und uns ein großes Anliegen, den Netzbetreibern auf allen Ebenen – von der Phase bis hin zum Netzgebiet – Informationen aus dem Netz zur Verfügung zu stellen. Und zwar so aufbereitet, dass die Datendirekt in Anwendung kommen und konkrete Maßnahmen abgeleitet werden können.“