ABB Ability 2 | 18

Fit für das Netz von morgen

Digitale Schaltanlagen benötigen bis zu 60 % weniger Grundfläche

Der Anstieg dezentraler Erzeuger, alternde Infrastruktur und andere Entwicklungen verlangen dem Netzbetrieb immer mehr Flexibilität und schnellere Reaktionszeiten ab. Kommen konventionelle Schaltanlagen an ihre Grenzen, kann ein Umstieg auf eine digitale Schaltanlage aus dem ABB-Ability-Portfolio die Lösung sein.

Seit 2007 hat sich der Anteil erneuerbarer Energien in Deutschland fast verdreifacht; er lag 2017 bei über 36 %. Das Problem ist, dass die Einspeisung erneuerbarer Energien fluktuiert und regional sehr ungleich verteilt ist. „Das gesamte Versorgungssystem gerät langsam an seine Grenzen, wenn es darum geht, die Energie zeitlich und räumlich bedarfsgerecht zu verteilen“, sagt Marcus Giese, Head of Business Development & Sales Digitale Netze bei ABB. „Neben einem Ausbau der Netze ist eine konsequente Digitalisierung aller beteiligten Komponenten ein wichtiger Schritt, um die Energieversorgung dauerhaft zu sichern und um die erforderliche Entscheidungsgeschwindigkeit in allen Prozessen zu unterstützen. Denn nur digitalisierte Systeme können die notwendige Flexibilität bei der Verteilung bieten.“ Digitale Schaltanlagen sind Teil des ABB-Ability-Portfolios, mit dem ABB den Kunden intelligente Lösungen bietet, die Daten in Erkenntnisse für die Betriebs- und Unternehmensführung umwandeln.

Konsequente Vernetzung

Umspannwerke sind zentrale Knotenpunkte im Netz. In vielen Fällen ist es sinnvoll, in Sachen Digitalisierung bei ihnen anzusetzen. Digitale Schaltanlagen sind eine zukunftssichere Lösung, um die bestehende Infrastruktur besser zu nutzen. Bei einem Umstieg auf digitale Technik wird das Umspannwerk von der Feldebene über die Kontroll- und Steuerungselemente bis hin zur Überwachungssoftware konsequent vernetzt. Dabei geht es vor allem darum, mehr Zustandsdaten zu generieren und diese intelligent zu nutzen. In Deutschland finden derzeit mit zahlreichen Kunden Workshops zum Thema Digitalisierung statt.

Digitale Schaltanlagen beruhen auf bestimmten Grundprinzipien: Kommunikationsbusse aus Glasfasern ersetzen Kupferkabel; schwere und sperrige Spannungs- und Stromsensoren werden durch integrierte, digitale Versionen ausgetauscht. Diese digitalen Sensoren lassen sich flexibel mit veränderten Parametern konfigurieren und erhöhen die Arbeitssicherheit. Die gewonnenen Daten werden in die Stations ebene weitergeleitet, wo sie über das MicroSCADA-Leitsystem visualisiert und zur Steuerung genutzt werden. Dadurch ist es möglich, die Netzstabilität zu kontrollieren, digitale Diagnosen zu stellen sowie flexibel auf sich ändernde Konditionen im Netz zu reagieren.

IEC 61850 ist Voraussetzung

„Mit einer digitalen Schaltanlage ermöglichen wir die uneingeschränkte Vernetzung aller Teilnehmer“, erklärt Marcus Giese. „Geräte und Menschen können damit ebenso miteinander kommunizieren wie Geräte mit Geräten oder Menschen untereinander. Damit erfüllen wir eine Kernanforderung des digitalen Zeitalters.“ Voraussetzung für die Implementierung einer digitalen Schaltanlage ist ein einheitlicher Kommunikationsstandard. In der Stationsautomatisierung ist das der internationale Standard IEC 61850. „Er ermöglicht die Kommunikation in Echtzeit“, so Marcus Giese. „Damit bekommt der Kunde sofort unbegrenzten Zugriff auf alle verfügbaren Daten. Diese werden anwenderspezifisch gefiltert und aufbereitet. Der Anwender erhält so einen vollständigen Überblick über alle laufenden Prozesse und kann schnell Entscheidungen treffen.“ Ein weiterer Pluspunkt: Der Zugriff auf die Daten kann jederzeit und von überall aus erfolgen. Die Informationen aus der Feld- und Stationsebene können außerdem mit weiteren Daten in Zusammenhang gebracht werden. Das ermöglicht eine vorausschauende Wartung der Schaltanlage und unterstützt die Investitionsplanung der kommenden Jahre.

„Mit einer digitalen Schaltanlage ermöglichen wir die uneingeschränkte Vernetzung aller Teilnehmer – eine Kernanforderung des digitalen Zeitalters.“

Platz- und materialsparend

Neben den Vorteilen bei der Datenerfassung und -übermittlung bietet eine digitale Schaltanlage gegenüber herkömmlichen gas- oder luftisolierten Anlagen einige handfeste Vorteile: Viele Funktionen, die in konventionellen Schaltanlagen von verschiedenen Geräten ausgeführt werden, sind hier in einer Einheit untergebracht. Zuvor separate Stromwandler werden durch einen optischen Sensor ersetzt und direkt in die Schaltgeräte integriert. So benötigt eine digitale Schaltanlage bis zu 60 % weniger Grundfläche. Ihr vereinfachtes Design erfordert außerdem weniger Material – zum Beispiel bis zu 80 % weniger Kupferkabel. Gleichzeitig ermöglicht das modulare SAM600-System im Falle einer Störung einen einfachen und vor allem sicheren Austausch von Komponenten. Aufwand und Risiken bei Service- und Wartungstätigkeiten werden so reduziert. Zusätzlich verhindern höchste Sicherheitsstandards potenzielle Gefahrensituationen für das Personal, etwa Überschläge oder Kurzschlüsse.

Zukunftssichere Lösung

„Anwenderspezifische Analytik und Algorithmen sind weitere wesentliche Merkmale der Digitalisierung. Und genau das bietet unsere End-to-End-Lösung“, erklärt Marcus Giese. „Mit größeren verwertbaren Datenmengen ergeben sich Chancen für die Entwicklung neuer Geschäftsmodelle und Technologien sowie für gesteigerte Effizienz in bestehenden Prozessen.“ Marcus Giese ist sich sicher, dass die Energiewelt dabei erst am Anfang der digitalen Evolution steht. „Blockchain, künstliche Intelligenz und Augmented beziehungsweise Virtual Reality werden in zehn Jahren in der Praxis gang und gäbe sein. Mit digitalen Lösungen aus dem Portfolio von ABB Ability sind unsere Kunden gerüstet – ganz egal, welche Innovationen die Zukunft noch bringen wird.“

„Mit größeren verwertbaren Datenmengen ergeben sich Chancen für die Entwicklung neuer Geschäftsmodelle und Technologien.“

Echter Pionier

ABB gehört seit 20 Jahren zu den führenden Anbietern von digitalen Schaltanlagen. Bereits in den späten 1990er-Jahren hat das Unternehmen beim australischen Energieversorger Powerlink eine digitale Schaltanlage installiert. Aktuell projektiert die Deutsche Bahn, mit der DB Energie GmbH einer der größten Energieversorger Deutschlands, eine digitale Schaltanlage von ABB.