Ortsnetzstationen sind ein unverzichtbarer Knoten in unserem Stromnetz. Sie sind Vermittler und Bindeglied, wandeln die Mittelspannung aus dem regionalen Netz in Niederspannung um, und gewährleisten gemeinsam mit den Kabeln und Leitungen die zuverlässige Energieverteilung bis in die Häuser und Betriebe.
Die Modernisierung der herkömmlichen Ortsnetzstationen und der Aufbau neuer digitaler Ortsnetzstationen (digiONS) sind entscheidend für den Erfolg der Energiewende: sie haben nicht nur die Aufgabe den Strom zu verteilen, sondern auch die fluktuierenden Einspeisungen durch PV-Anlagen und Windkraft zu managen. Hinzu kommen ständig neue Verbraucher wie Wallboxen für Elektroautos oder Wärmepumpen. In einer zunehmend digitalisierten Energielandschaft ist die „Smartifizierung“ der klassischen Trafohäuschen unverzichtbar, um den wachsenden Anforderungen an das Energiesystem gerecht zu werden.
Angesichts dieser steigenden Anforderungen an das Netz, sind intelligente Ortsnetzstationen somit ein unerlässlicher Baustein zur präziseren Steuerung, Überwachung und Anpassung der Netzstabilität und tragen somit zur Versorgungssicherheit bei.
Was ist eine Ortsnetzstation?
Eine Ortsnetzstation ist eine Transformatorenstation, die Strom von Mittel- auf Niederspannung umwandelt und so eine sichere Energieverteilung in lokale Netze ermöglicht.
Als Schnittstelle zwischen den Spannungsebenen ist sie eine unverzichtbare Komponente für örtliche Netzbetreiber. Ohne sie wäre der Transport von Strom auf niedrigere Spannungsebenen, die für Haushalte und kleine Betriebe notwendig sind, nicht möglich.
Funktionen einer Ortsnetzstation
Ortsnetzstationen sind mehr als reine Umspanner. Sie überwachen und schützen das Netz und regulieren den Stromfluss, um Überlastungen zu verhindern. Schutzeinrichtungen helfen dabei, Störungen frühzeitig zu erkennen und zu beheben.
Besonderheiten einer digitalen Ortsnetzstation
In einer Zeit, in der Strom zunehmend aus unterschiedlichen, auch dezentralen Quellen wie Solaranlagen, Windkraftwerken oder Biomasseanlagen kommt, wird die Rolle der Ortsnetzstation immer anspruchsvoller. Sie müssen die Einspeisung dieser erneuerbaren Energiequellen in Echtzeit ermöglichen und das Netz stabil halten.
Digitale Ortsnetzstationen repräsentieren die nächste Evolutionsstufe in der Netzsteuerung. Durch die Integration von Sensoren und Fernwirkanlagen entstehen intelligente Ortsnetzstationen, die:
- Umschaltungen aus der Ferne und damit wesentlich schnellere Störungsbehebung als bisher ermöglichen
- Netzstabilität kontinuierlich überwachen
- automatisiertes Anlagenmonitoring durchführen
- Energieeffizienz steigern
Die Smartifizierung ermöglicht eine präzisere Steuerung der Energieflüsse und schnellere Reaktionen auf Störungen. Die Netzführung und der Netzbetrieb erhalten dadurch deutlich mehr Daten zur Optimierung des Netzes.
Aufbau und Komponenten einer (digitalen) Ortsnetzstation
Eine typische Ortsnetzstation besteht aus mehreren Komponenten:
- Transformatoren wandeln den Strom von Mittel- auf Niederspannung (und, in Zeiten der Energiewende, andersherum).
- Schaltanlagen ermöglichen dem Netzbetrieb Umschaltungen auf der Mittelspannungsseite.
- Sicherungen erkennen Fehler und schützen das Netz.
Die digitale Ortsnetzstation vereint darüber hinaus eine Vielzahl spezialisierter Komponenten, die im Zusammenspiel eine noch effizientere und sichere Stromversorgung ermöglichen:
- Mittelspannungsschaltanlage: Als Verbindungspunkt der Kabel und Transformatoren erlaubt sie eine Fernsteuerung der Mittelspannungsleitungen. Sie ist mit Kurzschluss- und Erdschlussrichtungsanzeigern ausgestattet, die Fehler melden und zur Netzleitstelle übertragen.
- Niederspannungsverteilung: Diese Komponente verteilt den vom Transformator umgewandelten Strom im Niederspannungsbereich und schützt mit integrierten Sicherungen vor Überlastungen und Fehlern, ähnlich wie Sicherungen in Haushalten.
- Hier befinden sich auch die Sicherungsträger, an denen die Kabel für die Versorgung der Haushalte angeschlossen sind. Darüber hinaus gibt es Messmodule, die wichtige Netzparameter wie Spannung und Strom erfassen und an die Fernwirktechnik weiterleiten. Das Multimessgerät misst zusätzlich Parameter wie Leistung und leitet diese an die zentrale Datencloud weiter.
- Sekundärtechnik-Schrank: Der Sekundärtechnik-Schrank beherbergt das Herzstück der Kommunikation und Steuerung in der digiONS. Er enthält die Fernwirktechnik, die die aufgezeichneten Daten sicher an die Netzleitstelle überträgt. Dies geschieht über spezialisierte Protokolle, die eine effiziente Sammlung und Verarbeitung der Daten ermöglichen.
Darüber hinaus gibt es eine Hilfsstromversorgung mit einem Netzteil, einem Kondensatormodul und einer Notstrombatterie, die eine kontinuierliche Datenübertragung auch bei Netzausfällen sicherstellt. - Modem und Kommunikationstechnologie: Die digiONS ist derzeit meist über Mobilfunk mit der Leitstelle verbunden. In Zukunft sind duale Anbindungen, durch Kombination von öffentlichem Mobilfunk und 450 MHz-Funknetz geplant, um Redundanz und Ausfallsicherheit zu gewährleisten. Alternativ können digiONS auch über DSL oder Glasfaser angebunden werden.
- Transformator: Als Kernelement jeder Ortsnetzstation wandelt der Transformator die Spannung von Mittel- auf Niederspannung um und ermöglicht so eine sichere Versorgung des Niederspannungsnetzes. Es können sowohl nicht regelbare als auch regelbare Transformatoren eingesetzt werden, je nach Anforderung. Regelbare Transformatoren bieten den großen Vorteil, dass sie die Spannung an den Hausanschlüssen auch bei stark schwankenden Belastungen stabil halten.
- Station: Die vollständig geprüfte und getestete Station wird von Zulieferern geliefert und enthält alle oben genannten Komponenten. Ihre Installation erfolgt nach genauen Standards und in enger Abstimmung mit der Netzleitstelle. Besonders hervorzuheben ist, dass bei diesem neuen Standard die Anschlüsse innerhalb der Station standardisiert wurden, sodass Komponenten von unterschiedlichen Lieferanten problemlos ausgetauscht werden können. Das erhöht die Flexibilität und vereinfacht die Reparatur.
Digitalisierung von Ortsnetzstationen: Mehr Effizienz und Versorgungssicherheit
Digitale Ortsnetzstationen revolutionieren die Stromversorgung und verbessern die Netzstabilität. Sie ermöglichen eine Fernüberwachung und -steuerung, was die Netzbetreiber unabhängiger und flexibler macht.
Technologien wie digiONS sind ein Beispiel dafür, wie Netzbetreiber auf intelligente Systeme setzen, um das Stromnetz fit für die Zukunft zu machen. Westenergie setzt ein E.ON-weites Standardmodell für digitale Ortsnetzstationen ein, das alle relevanten Anforderungen abdeckt. Diese standardisierte Struktur reduziert Komplexität, indem sie sicherstellt, dass alle Komponenten den spezifischen Anforderungen entsprechen und nahtlos integriert werden können.
Vorteile von digiONS für das Stromnetz und die Verbraucher*innen
- Echtzeit-Überwachung: Digitale Ortsnetzstationen senden kontinuierlich Daten zur Netzleitstelle und ermöglichen so eine präzise Überwachung des Netzstatus. Betriebsschwankungen oder Lastspitzen können direkt erkannt und die Netzauslastung optimiert werden.
- Schnelle Störungsdiagnose: Kurzschluss- und Erdschlussanzeigen in der Mittelspannungsschaltanlage melden Fehler umgehend an die Netzleitstelle. Die schnelle Lokalisierung und Behebung solcher Fehler trägt zur Netzstabilität bei.
- Fernzugriff und -wartung: digiONS ermöglichen Fernsteuerung und optimieren Wartungsarbeiten. Das verkürzt Reaktionszeiten bei Störungen und reduziert den Bedarf an Einsätzen vor Ort. In Verbindung mit der schnellen Störungsdiagnosen können so Ausfalldauern auf einen Bruchteil verkürzt werden.
- Datenanalyse und Effizienzsteigerung: digiONS sammeln Daten über das Netz und analysieren diese mit Hilfe des Internet of Things (IoT) und Big Data. Dadurch können Muster erkannt und Optimierungspotenziale ausgeschöpft werden.
Somit tragen digitale Ortsnetzstationen zu einer stabileren, nachhaltigeren und kosteneffizienteren Energieversorgung bei, indem sie Verbraucher*innen eine zuverlässige Versorgung auch bei steigender Nachfrage und dem wachsenden Anteil erneuerbarer Energien garantieren. In der neuen Energiewelt profitieren Verbraucher*innen dadurch von einer stabileren Netzinfrastruktur, die den Einsatz von Photovoltaikanlagen, Speichersystemen und Elektrofahrzeugen unterstützt und eine höhere Versorgungssicherheit gewährleistet.
Integration erneuerbarer Energien und E-Mobilität
Mit dem Ausbau erneuerbarer Energien stehen Netzbetreiber vor der Herausforderung, dezentrale und fluktuierende Energiequellen in das Netz zu integrieren. Intelligente Ortsnetzstationen erleichtern diese Integration, da sie die Stromflüsse in Echtzeit überwachen und Überschüsse sowie Engpässe sofort sichtbar machen. So kann das Netz stabil und flexibel auf die Anforderungen erneuerbarer Energien reagieren.
- Flexibilität im Lastmanagement: Ortsnetzstationen ermöglichen ein dynamisches Lastmanagement und reagieren flexibel auf Erzeugungsschwankungen aus Solar- oder Windkraftanlagen. So kann nachhaltig erzeugte Energie optimal genutzt werden und muss nicht abgeregelt werden.
- Zukunftsfähige Infrastruktur: die Zahl der Elektrofahrzeuge wird im Gebiet der Westenergie-Gruppe bis auf 1,8 Millionen im Jahr 2030 steigen. Umso wichtiger ist es, die Verteilnetze weiterhin zu modernisieren und zu digitalisieren. Die Digitalisierung von Ortsnetzstationen sind somit ein entscheidender Baustein für die Verkehrswende.
- Gleichzeitig werden digiONS leistungsstärker dimensioniert, können also erheblich mehr Strom übertragen als die herkömmlichen Stationen.
Ortsnetzstationen im Kontext von Smart Grids
Smart Grids sind intelligente Stromnetze, die sich den schwankenden Anforderungen anpassen. Ortsnetzstationen sind zentrale Elemente eines Smart Grids, da sie die Kommunikation zwischen verschiedenen Netzkomponenten ermöglichen und auf Echtzeitdaten zugreifen. Das Smart Grid stimmt die Erzeugung, die Speicherung und Verbrauch von Strom optimal aufeinander ab.
Die Energiewende braucht intelligente Netze. Energie. Für Euch.
Die Digitalisierung der Stromnetze ist in Europa und Deutschland an gesetzliche Vorgaben gebunden. Die Bundesregierung fördert den Ausbau intelligenter Netze. Um den Ausbau effizient umzusetzen hat E.ON verbindliche Standards für die genutzten Betriebsmittel festgelegt.
Ein wichtiger Aspekt dieser Standardisierung ist der vereinheitlichte Aufbau innerhalb der Station. Westenergie nutzt standardisierte Anschlüsse bei digiONS, sodass Komponenten unterschiedlicher Lieferanten problemlos integriert werden können. Diese Standardisierung sorgt für maximale Flexibilität und erleichtert die Erfüllung der gesetzlichen Anforderungen.
Förderprogramme unterstützen Investitionen in die digitale Infrastruktur und tragen zur Umsetzung einer nachhaltigen Energieversorgung bei.
Leistungsfähige Verteilnetze sind erfolgsentscheidend für die Energiewende und zur Erreichung unserer Klimaschutzziele bis 2045. Der digitale Aus- und Umbau der Netze sind der Schlüssel und das Herz der Energiewende vor Ort.
Investition in die Digitalisierung sind Investitionen in die Zukunft
Digitale Ortsnetzstationen sind bei unserer Verteilnetztochter Westnetz GmbH bereits vielfach im Einsatz. Die Westnetz hat in ihrem Netzgebiet derzeit rund 2.400 digitale Ortsnetzstationen installiert. Jeden Monat kommen im Durchschnitt 100 hinzu.
Und auch das Netz wird weiter ausgebaut: im sauerländischen Arnsberg und Sundern etwa zeigt die Westenergie-Gruppe, wie dies aussehen kann. In der "Smarten Energieregion" setzt unser Verteilnetzbetreiber Westnetz GmbH schon heute auf das Energienetz im Jahr 2030 und demonstriert, wie das intelligente Stromnetz funktioniert und welche Vorteile es für die Menschen in der Region bietet.erung sind Investitionen in die Zukunft
Fazit: Digitale Ortsnetzstationen als Schlüssel zur Energieverteilung von morgen
Intelligente Ortsnetzstationen bilden das Rückgrat der modernen Stromversorgung und stärken die Netzstabilität und -sicherheit. Durch die Digitalisierung und Integration in Smart Grids werden sie zukunftssicher und ermöglichen die Integration erneuerbarer Energien. Westenergie investiert in die digitale Transformation der Ortsnetzstationen, um die Effizienz und Sicherheit des Stromnetzes zu gewährleisten.
