Sicher durch den Blackout

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Die Netze Duis­burg sorgen rund um die Uhr für die Versor­gungs­si­cher­heit ihrer Stadt mit Strom, Gas, Wasser und Fern­wärme. Fast 700 Mitar­bei­tende kümmern sich darum, dass das Licht leuchtet, Wasser fließt und Heizungen wärmen. In einer großen, dicht besie­delten und indus­triell geprägten Stadt wie Duis­burg eine komplexe Aufgabe. Hinzu kommen immer neue Anfor­de­rungen durch das Netz selbst. Mit der Ener­gie­wende steigt die Anzahl dezen­traler Strom­quellen, die dabei auch noch volatil einspeisen – mal viel, mal gar nicht.

Der Bedarf nach mehr Betriebs­si­cher­heit und einer intel­li­genten Netz­füh­rung steigt. Doch das muss die Technik in Umspann­werken oder Gas-Über­ga­be­sta­tionen erstmal ermög­li­chen, während gleich­zeitig Fach­kräfte fehlen. „Um diese Heraus­for­de­rungen zu meis­tern, müssen wir uns in vielen Berei­chen krisen­si­cher aufstellen“, sagt Michael Haring, Sach­ge­biets­leiter Betriebs­technik bei Netze Duis­burg. Er betreut die elek­tri­schen Anlagen der Bereiche Gas, Wasser, Strom und Fern­wärme. „Wir besi­chern insge­samt 26 Anlagen und rund 5.000 Kilo­meter Mittel­span­nungs­lei­tungen.“

Netz aus, Ersatz­strom­lö­sung an

Krisen­si­cher­heit, das bedeutet zuerst einmal, dass die kriti­sche Infra­struktur der Netze Duis­burg im Fall eines Black­outs autark weiter­be­trieben werden kann. „Ob Kran­ken­häuser, Super­märkte, Indus­trie oder Trink­wasser zu Hause – die Notver­sor­gung stellt sicher, dass das Leben erstmal wie gewohnt weiter­geht.“ Hier setzt Haring auf Ersatz­strom­lö­sungen, die beim Ausfall der Ener­gie­ver­sor­gung für Gas und Wasser lückenlos einspringen. Vieler­orts kommen in Duis­burg dafür noch Diesel­ge­ne­ra­toren und Blei­bat­te­rien zum Einsatz.

In Über­ga­be­sta­tionen stellen diese die Gasver­sor­gung sicher, indem sie die Anlagen betriebs­fähig und steu­erbar halten, bis der Strom wieder­funk­tio­niert. Aber auch dafür, dass die Strom­ver­sor­gung über­haupt wieder­her­ge­stellt werden kann, ist die Backup-Lösung essen­ziell: Beim Wieder­hoch­fahren des Netzes müssen in Umspann­werken Lasten gezielt und schritt­weise zuge­schaltet werden, weil es sonst wegen der hohen Anfahr­ströme gleich wieder zusam­men­bre­chen kann.

Umschalten auf die Zukunft

Doch mit den Gene­ra­toren und Blei­bat­te­rien, auf die die Netze Duis­burg bislang setzten, kommen Haring und sein Team zuneh­mend an die Grenzen. Die alten Systeme sind zwar bewährt, aber nicht mehr ausrei­chend für heutige Heraus­for­de­rungen, erklärt Haring: „Der Perso­nal­auf­wand ist hoch, weil Diesel altert und deshalb regel­mäßig ausge­tauscht werden muss. Die Blei­bat­te­rien erfor­dern zudem aufwen­dige Sicher­heits­maß­nahmen.“

Auch die Betriebs­si­cher­heit muss verbes­sert werden: „Die Ersatz­strom­lö­sung reagiert erst bei einem kompletten Netz­aus­fall, aber auch ein Teil­fehler kann dazu führen, dass die Anlage instabil läuft. Dann brauchten die Aggre­gate 70 Sekunden, um sich hoch­zu­fahren und zu synchro­ni­sieren. Zu lang – in beiden Fällen wollen wir schneller reagieren. Die Autarkie war zudem auf nur zehn Stunden begrenzt, unser Ziel sind aber 72.“ Michael Haring wählte daher eine Gas-Über­ga­be­sta­tion als Pilot­pro­jekt aus, um eine neue Lösung zu erproben, die auch für Umspann­werke geeignet ist. Die Aufgabe: erst­malig eine neue Ersatz­strom­lö­sung zu defi­nieren, die schnell, digital und zukunfts­fähig ist.

Etabliert und sicher

Timo Kahl ist im Sach­ge­biet von Haring zuständig für elek­tri­sche Anlagen im Bereich Gas und Wasser. Daher lag die Moder­ni­sie­rung der Gas-Über­ga­be­sta­tion in seiner Verant­wor­tung. „Wir suchten nach einem tech­nisch einwand­freien System aus Batte­rie­spei­cher und Wech­sel­richter, aber auch nach einem Partner, dem wir vertrauen und der uns lösungs­ori­en­tiert und praxisnah unter­stützt“, erklärt Kahl. Er entschied sich für Nickel-Mangan-Cobalt-Batte­rien: „Die sind im Vergleich zu anderen Systemen platz­spa­render und lang­le­biger.“ Was Kahl jetzt noch brauchte, war ein ersatz­strom­fä­higer Wech­sel­richter, der den hohen Anfor­de­rungen an Produkt­qua­lität, Daten­si­cher­heit und System­per­for­mance genügt.

Fündig wurde er bei Rein­hausen: Mit dem Wech­sel­richter GRIDCON® PCS aus dem Power Conver­ters Port­folio von Rein­hausen. Dieser arbeitet im netz­füh­renden Betrieb, das heißt, er passt sich an die Span­nung, Frequenz und Phasen­lage des Strom­netzes an und stellt damit die Erhal­tungs­la­dung für die Batterie bereit. Dabei über­wacht er dank inte­griertem Batte­rie­ma­nage­ment­system den opti­malen Betrieb. Fällt mindes­tens eine der Phasen aus, schaltet der GRIDCON® PCS auto­ma­tisch inner­halb von nur 100 Milli­se­kunden auf den netz­bil­denden Betrieb um. Das bedeutet: Batterie und Wech­sel­richter über­nehmen autonom die Strom­ver­sor­gung. Selbst bei einem Teil­pha­sen­aus­fall läuft jetzt alles stabil. Die Steue­rung, Schal­tung und Kommu­ni­ka­tion der Gas-Über­ga­be­sta­tion bleiben bis zu 72 Stunden betriebs­fähig, fern­steu­erbar und in die Leit­stelle einge­bunden. Die Rück­kehr in den regu­lären Netz­be­trieb geht ebenso schnell; dann wird die Batterie wieder aufge­laden.

Schu­lungen Inklu­sive

Die Inte­gra­tion mit den Batte­rie­spei­chern war kein Problem. „Das sind etablierte, zerti­fi­zierte Lösungen, auf deren Sicher­heit wir uns verlassen können. Unsere Ansprech­partner bei Rein­hausen waren immer schnell erreichbar und sind genauso an der langen Linie inter­es­siert wie wir. So funk­tio­niert eine echte Part­ner­schaft“, fasst Kahl die Entschei­dung für Rein­hausen zusammen. Der Umbau in der Gas-Über­ga­be­sta­tion erfolgte dann schnell inner­halb einer Woche. Und nebenbei verrin­gert die neue Lösung im Vergleich zum alten Diesel den ökolo­gi­schen Fußab­druck deut­lich. „Das hilft uns enorm beim Errei­chen unserer Nach­hal­tig­keits­ziele.“

Auch mensch­lich hat es zwischen Netze Duis­burg und Rein­hausen gepasst. Parallel zur Inbe­trieb­nahme führten die Power-Quality-Experten Schu­lungen an der neuen Anlage durch. „Uns ist es wichtig, dass wir das notwen­dige Know-how im Haus haben und die Systeme selbst sicher bedienen können“, erklärt Haring. „Auch das bedeutet Krisen­si­cher­heit für uns.“ Mit der Kombi­na­tion aus moderner Technik und dem zuge­hö­rigen Wissen hat Netze Duis­burg eine zukunfts­fä­hige Lösung gefunden – und eine, die sich jetzt auf viele weitere Gas-Über­ga­be­sta­tionen und Umspann­werke im Stadt­ge­biet über­tragen lässt.