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Mit Smartphone oder Tablet lässt sich der Status des Überspannungsschutzes einsehen (Quelle: Schneider Electric)
Gebäudetechnik | Gebäudesystemtechnik

Aus dem Facharchiv: Elektropraxis

Smarte Energieverteilung

11.05.2023

Wo es einst neben einigen Sicherungsautomaten bloß analoge Stromzähler 
zu entdecken gab – und diese meist nur bei der jährlichen Ablesung beachtet wurden – ist der Zählerschrank nun deutlich intelligenter, vernetzter und digitaler.

Als „das Herz der Energieverteilung“ muss er das auch sein, um die neu entstandenen Anforderungen rund um Energiewende, Digitalisierung, Smart Home oder die zunehmende Urbanisierung erfüllen zu können. Im Vergleich zu früher arbeitet im Zählerschrank mittlerweile weitaus mehr als der Induktionsmotor eines Ferraris-Zählers, der eine mechanische Drehscheibe unermüdlich rotieren lässt und damit die genaue Erfassung und Abrechnung der in Anspruch genommenen Strommenge ermöglicht. Schon jetzt, und erst recht in Zukunft, geht die Funktionsvielfalt deutlich über das „bloße Zählen“ oder Verteilen elektrischer Energie von A nach B– also von einer zentralen Erzeugungsquelle zu den jeweiligen Verbrauchern – hinaus. Es ist absehbar, dass mit der vermehrten Nutzung regenerativer Energiequellen wie Photovoltaik die Versorgung verstärkt dezentral organisiert und entsprechend bedarfsgerecht verteilt werden muss. Spätestens in dreißig Jahren sollen 100 % unseres Energiebedarfs mit Strom aus erneuerbaren Quellen gedeckt sein. Voraussichtlich lässt sich dieses Ziel jedoch wesentlich früher als 2050 erreichen. Laut den Angaben des Umweltbundesamtes wächst der Anteil regenerativer Energiequellen am Bruttostromverbrauch kontinuierlich – bereits 2019 lag er in Deutschland bei 42,1 %. Neben den Herausforderungen einer veränderten Energielandschaft kommen auch Themen wie Elektromobilität, Urbanisierung, Digitalisierung und Gebäudeautomation hinzu, die vor allem in städtischen Umgebungen den Bedarf an elektrischer Energie stark ansteigen lassen. Längst zeichnen sich Städte für circa zwei Drittel der weltweiten Energienachfrage verantwortlich. Um diese hohe Nachfrage mit den Erzeugungsschwankungen der erneuerbaren Energiequellen in Einklang zu bringen, führt an einem wirkungsvollen Energiemanagement und intelligenten Stromnetzen kein Weg vorbei. Erzeugung, Speicherung und Verbrauch werden im Smart Grid effizient miteinander verknüpft und tages- sowie wetterabhängige Leistungsunterschiede entsprechend ausgeglichen. In diesem Zusammenhang soll die Einführung von modernen Messeinrichtungen und zugehörigen Kommunikationseinheiten, sogenannten Smart Metern, es mittels bidirektionalen Informations- und Stromflüssen ermöglichen, die vorhandene Energie effizient zu verteilen. Über das Smart-Meter-Gateway empfängt der digitale Stromzähler beispielsweise flexible Preisdaten oder leitet Erzeugungs- sowie Verbrauchswerte für eine netzdienliche Ressourcenverteilung an den Messstellenbetreiber weiter. Die seit April 2019 geltende Anwendungsregel VDE-AR-N 4100 [1] für neu zu errichtende Zähleranlagen bis 63 A fordert eine Spannungsversorgung im Abschlusspunkt Zählerplatz-Raum (APZ) und im Raum für Zusatzanwendungen (RfZ) vorzuhalten, damit die dafür notwendigen Komponenten, z. B. das Smart-Meter-Gateway (SMG), betrieben werden können. Doch nicht nur Netzbetreiber und Energieversorgungsunternehmen sind aufgefordert, ihre Energie besser zu managen. Gleichermaßen steht die Thematik im privaten Wohnbau im Fokus. Denn Digitalisierung, Smart Home, Multimedia, dezentrale Energieerzeugung und Elektromobilität halten auch in diesem Bereich vermehrt Einzug. Aus diesem Grund hat Schneider Electric eine vernetzte, zukunftsfähige und einfach zu installierende Gesamtlösung für die eigenen vier Wände geschaffen, bei der die ABN-Schaltschrankgehäuse, bestückt mit Resi9-Reiheneinbaugeräten sowie deren Anbindung an das Wiser-Energiemanagement, die Energieverteilung für aktuelle und zukünftige Herausforderungen rüstet.

Wohnen mit höchstmöglicher Sicherheit

Die Basis der Lösung bilden die funktionalen Zählerschränke und Kleinverteiler der Schneider Electric Tochter ABN. Ergänzt um vormontierte Multimediafelder vermeiden sie Insellösungen und gewährleisten ohne Kabelchaos eine zuverlässige Konnektivität und Netzstabilität. Vernetzte Komponenten wie Router, DSL-Anschluss oder Sat-Verteiler können im dafür vorgesehenen Raum sicher untergebracht werden. Daneben beherbergt der Zählerschrank – abgesehen von den neuerdings digitalen Stromzählern – zugleich wichtige Schutzgeräte. Damit die höchstmögliche Sicherheit für Bewohner, Gebäude und Eigentum gewährleistet ist, finden hier zum Beispiel diverse Sicherungselemente, Brandschutzschalter (AFDD), Leitungsschutzschalter und Fehlerstromschutzschalter ihren Platz. Auch eine kompakte Kombination der letzten beiden, ein FI/LS, kann im anlagenseitigen Anschlussraum (AAR) oder dem Verteilerfeld installiert werden. Dieser vereint die Funktionalitäten des LS- und FI-Schalters und schützt demnach zuverlässig vor Fehlerströmen sowie vor Überlastung und Kurzschluss. Die Norm DIN VDE 0100-443 (VDE 0100-443) [2] sieht den Einbau eines Blitzstrom- und Überspannungsschutzes vor. Während Blitzstromableiter vom Typ 1 Blitz – bzw. Blitzteilströme bei Direkteinschlägen ableiten und elektrische Installationen gegen direkten Blitzeinschlag und Überspannungen absichern, schützen Überspannungsableiter vom Typ 2 Niederspannungsanlagen und Betriebsmittel gegen transiente Überspannungen infolge von fernen Blitzeinschlägen, Schaltvorgängen oder elektrostatischen Entladungen. Um auch den Schutz der elektrischen Verbraucher und sensiblen Betriebsmittel gegen diese transienten Überspannungen zu gewährleisten, benötigt es noch einen Überspannungsableiter Typ 3. Ihre Installation sollte dabei möglichst nahe an den zu schützenden Endverbrauchern, wie beispielsweise den Smart-Meter-Komponenten, erfolgen, sodass sich ein Einbau im Zählerschrank anbietet. Passend für alle gängigen Zählerschränke vereint der neue Kombiableiter iPRF ZP Typ 1 + 2 + 3 aus der Resi9-Baureihe alle erforderlichen Funktionalitäten in einem Gerät und stellt sowohl als Basic-Ausführung als auch Premium-Variante einen umfassenden Schutz der elektrischen Betriebsmittel sowie Verbraucher sicher. Die Premium-Variante des Kombiableiters iPRF ZP beinhaltet zudem smarte Zusatzfunktionen. Zunächst einmal kann die Spannungsversorgung dank eines separaten Spannungsabgriffs entsprechend der Anwendungsregel VDE-AR-N 4100 [1] platzsparend im netzseitigen Anschlussraum (NAR) eingebaut werden. Darüber hinaus lässt sich der Überspannungsschutz 4.0 mithilfe eines integrierten potentialfreien Überwachungskontaktes an Energiemanagementsysteme wie Wiser anbinden. Auf Smartphone oder Tablet ist es dann möglich, den Status des Überspannungsschutzes unterwegs einzusehen oder anhand einer versendeten Push-Nachricht im Fehlerfall unmittelbar zu reagieren (Bild). Für diesen Anwendungsfall bedarf es noch der Installation des neuen PowerTag Control (PowerTag C), welcher einerseits die Überwachung einer Schaltung oder eines Kontakts erlaubt. Andererseits können mit dem PowerTag C auch Lasten ferngeschaltet werden, zum Beispiel die Ladestation des E-Fahrzeugs. Autor: F. Gerling Literatur: [1] VDE-AR-N 4100 Anwendungsregel:2019-04 Technische Regeln für den Anschluss von Kundenanlagen an das Niederspannungsnetz und deren Betrieb (TAR Niederspannung). [2] DIN VDE 0100-443 (VDE 0100-443):2016-10 Errichten von Niederspannungsanlagen – Teil 4-44: Schutzmaßnahmen – Schutz bei Störspannungen und elektromagnetischen Störgrößen – Abschnitt 443: Schutz bei transienten Überspannungen infolge atmosphärischer Einflüsse oder von Schaltvorgängen. Der vollständige Artikel ist in unserem Facharchiv nachzulesen.