Netz- und Anlagenschutz: Pflicht für viele Erzeugungsanlagen

Wer Strom erzeugt und in das öffentliche Netz einspeist, beteiligt sich mit seiner PV-Anlage an der Umsetzung einer dezentralen Energieerzeugung in Deutschland. Doch wer einspeist, muss auch eine Reihe von Regeln beachten. Dazu gehört der Netz- und Anlagenschutz (NA-Schutz), der gerade für gewerblich betriebene Anlagen in Deutschland seine Bedeutung hat. Denn in Hinblick auf die Spannung und die Frequenz des Versorgungsnetzes sind bestimmte Toleranzen einzuhalten. In diesem Beitrag erfahren Sie, ob Sie von der Regelung betroffen sind und was Sie tun können, um mit Ihrer Solaranlage den NA-Schutz umzusetzen.

NA-Schutz: Wichtige Sicherheitsvorkehrung für die PV-Anlage

Findet eine dezentrale Einspeisung von Strom in das Netz statt, resultieren daraus zwei wesentliche Probleme. Zum einen stellt sich die Fragen, wie sich die vorgegebenen Spannungs- und Frequenzgrenzen im Stromnetz einhalten lassen. Zum anderen muss es im Falle von Wartungsarbeiten möglich sein, Inselnetze abzuschalten. Um diesen Anforderungen bei der Einspeisung entsprechen zu können, sieht die VDE-AR-N 4105:2018-11 als Anwendungsregel einen entsprechenden NA-Schutz vor.

Relevant sind diese Regelungen für alle Energieerzeugungsanlagen mit einer Leistung von 30 bis 135 Kilowatt. Das bedeutet, dass gerade gewerbliche Photovoltaikanlagen davon betroffen sind. Ist ein solcher Schutz bei Ihrer Anlage noch nicht umgesetzt, müssen Sie ihn nachrüsten.

Photovoltaik: Aufgaben des NA-Schutzes

Der NA-Schutz sorgt dafür, dass Ihre PV-Anlage die für das Stromnetz geltenden Spannungs- und Frequenzgrenzen einhält. Kommt es zu einer Netzstörung, trennt der NA-Schutz die Solaranlage vom Niederspannungsnetz. Dieser Vorgang dient vor allem dem Schutz des öffentlichen Netzes und nicht dem Ihrer PV-Anlage. Ziel ist es hier, die ungewollte Einspeisung zu verhindern. Eine solche Trennung vom Netz ist auch im Wartungsfall notwendig, weil Sie dem Netz dann keinen Strom mehr zuführen dürfen. Das würde sonst auch die Mitarbeiter gefährden, die mit den Wartungsarbeiten beschäftigt sind.

Wie funktioniert ein NA-Schutz?

Die Schutzvorrichtung kann Ihre PV-Anlage bei Bedarf innerhalb von Millisekunden vom Netz isolieren und damit die Einspeisung verhindern. Damit das funktioniert, ist eine laufende Überwachung der Frequenz und der Spannung erforderlich. Hinzu kommt die Kontrolle des Inselbetriebs. Für die Umsetzung eines NA-Schutzes ist es besonders wichtig, dass dieser auch bei kleinen Schwankungen reagiert. Denn die Sonneneinstrahlung verändert sich im Laufe des Tages ständig und sehr schnell. Der NA-Schutz verhindert hier, dass die Wechselrichter unkontrollierte Einspeisungen in das Netz vornehmen.

NA-Schutz und Balkonkraftwerke

Viele Nutzer von Balkonkraftwerken machen sich Gedanken darüber, ob bei der Verwendung des Schukosteckers die Gefahr eines Stromschlags besteht. Das müssen Sie jedoch nicht fürchten. Die Wechselrichter der Mini-PV-Anlagen mit NA-Schutz sorgen mit einer schnellen Abschaltung dafür, dass bereits nach 0,2 Sekunden keine Spannung mehr anliegt, die gefährlich wäre. Sie können die Stecker also bedenkenlos verwenden.

Inselnetze abschalten

Von einer Insellage sprechen wir, wenn kein Anschluss an das öffentliche Netz vorliegt und Sie Ihre Anlage selbstversorgend als dezentrales System betreiben. Auch hier erfüllt der NA-Schutz eine wichtige Aufgabe, weil er einen unkontrollierten Inselbetrieb verhindern kann. Sollte sich ein Netzausfall ergeben und stellt der Wechselrichter nicht von sich aus die Einspeisung ein, kann der NA-Schutz das erkennen und seinerseits die Abschaltung vornehmen. Das ist wichtig in Fällen, in denen lokal kleine Inselstromnetze entstehen.

Wie ist ein NA-Schutz aufgebaut?

Die Schutzeinrichtung setzt sich im Wesentlichen aus zwei Komponenten zusammen. Das ist zum einen das Netz- und Anlagenschutzrelais, das der Überwachung des Stromnetzes dient. Zum anderen ist ein Kuppelschalter vorhanden, dessen Steuerung über das Relais erfolgt.

Meistens ist der NA-Schutz direkt am Zählerplatz und damit zentral umgesetzt. Er folgt einem redundanten Aufbau mit zwei galvanisch trennenden Kuppelschaltern, die in Reihe geschaltet sind. Diese schaltet er in Störfällen ab. Dank dieser beiden unabhängig voneinander angesteuerten Schaltelemente ist die Einfehlersicherheit gegeben.

NA-Schutz dezentral unterbringen

Bei kleineren Photovoltaikanlagen ist es üblich, die Schutzeinrichtungen dezentral in Unterverteilungen zu installieren. Das ist möglich bei Anlagen mit weniger als 30 Kilowatt. Denn solche kleineren Anlagen sind häufig näher am Netzanschlusspunkt installiert. Die Kabelstrecken fallen hier kürzer aus, der Spannungsabfall spielt daher keine so große Rolle. Die Messergebnisse bleiben also zuverlässig.

<span class=“highlight-section-blue“>Sollte die Anlage über eine programmierbare Steuerung verfügen, lässt sich der NA-Schutz auch in den Solarwechselrichter integrieren.</span>

AC-Kuppelschalter: die Alternative zum zentralen Kuppelschalter

Es ist wichtig, dass Sie beim Betrieb Ihrer PV-Anlage den Anforderungen an die Sicherheit genügen. Dazu gehört auch, dass sich die Anlage im Bedarfsfall zuverlässig vom Netz trennen lässt. Um das umzusetzen, benötigen Sie in vielen Fällen einen externen Kuppelschalter. Und der verursacht leider hohe Kosten. Es kann sich daher negativ auf die Wirtschaftlichkeit Ihrer Photovoltaikanlage auswirken, den NA-Schutz auf diese Weise zu realisieren. Mit dem AC-Kuppelschalter existiert jedoch eine günstigere Alternative.

Wenn bestimmte Voraussetzungen erfüllt sind, kann ein AC-Kuppelschalter den externen und zentralen Kuppelschalter ersetzen. Dazu gehört, dass der Wechselrichter bei jedem Zuschaltvorgang prüft, ob der Kuppelschalter noch korrekt funktioniert. Regelmäßig ist auch die Schaltfähigkeit des Kuppelschalters zu kontrollieren. Der Wechselrichter darf sich nicht mit dem Netz verbinden, wenn hier Probleme auftreten. Auf dem Markt sind viele Wechselrichter erhältlich, die diese Voraussetzungen erfüllen. Wenn Sie sich für ein solches Modell entscheiden, können Sie auf die Anschaffung einer teuren externen Lösung verzichten. Das gilt es im Idealfall bereits bei der Planung einer neuen PV-Anlage zu berücksichtigen.

FAQ

Was ist ein NA-Schutz?

Hierbei handelt es sich um den Netz- und Anlagenschutz für Energieerzeugungsanlagen. Er ist wichtig, um die Einspeisungen ins öffentliche Netz kontrollieren und bei Bedarf abschalten zu können.

Wann benötige ich einen NA-Schutz für die Netztrennung?

PV-Anlagen müssen ab einer Leistung von 30 Kilowatt über einen NA-Schutz verfügen. Dann ist ein solcher externer Schutz verpflichtend vorgeschrieben.

Wo baue ich den NA-Schutz ein?

Den NA-Schutz bringen Sie zentral am Zählerplatz oder dezentral in einer Unterverteilung an. Bei größeren Anlagen kann die Anbringung am Zählerplatz gefordert sein. Achtung: Hierbei handelt es sich um eine Aufgabe für eine entsprechend ausgebildete Elektrofachkraft.

Verfügen alle Wechselrichter über einen NA-Schutz?

Moderne PV-Wechselrichter verfügen über einen NA-Schutz, damit bei der Einspeisung für das öffentliche Netz keine Gefahren bestehen. Die hier verwendeten AC-Kuppelschalter können einen externen zentralen Kuppelschalter aber eventuell nicht in jedem Fall ersetzen.