Der regelbare Ortsnetztransformator, kurz RONT, ist eine der größten marktfähigen Entwicklungen der Netztechnik in den letzten Jahren. Mit diesem Informationsportal möchten wir Ihnen den RONT näher vorstellen und detaillierte Auskunft darüber geben, wer ihn entwickelt hat, wie er funktioniert, was die Kosten sind und warum er eine wirtschaftliche Alternative zum Netzausbau ist.

Funktionsprinzip RONT

Der regelbare Ortsnetztransformator (RONT) wird eingesetzt, um die elektrische Spannung aus dem Mittelspannungsnetz (MS-Ebene) auf die niedrigere Spannung im Niederspannungsnetz (Ortsnetz, NS-Ebene) zu transformieren. Bislang waren das Mittel- und Niederspannungsnetz starr über Ortsnetztransformatoren gekoppelt. Das Spannungsniveau der MS-Wicklung übertrug sich mit dem Übersetzungsverhältnis des Transformators in die NS-Ebene. Aufgrund dieses Sachverhalts müssen bei der Aufteilung des zulässigen Spannungsbandes beide Netzebenen berücksichtigt werden. Der RONT entkoppelt die beiden Netzebenen durch eine dynamische Anpassung des Übersetzungsverhältnisses . Hierdurch wird die Spannung an der NS-Wicklung des RONT innerhalb einer Regelbandbreite (RBB) konstant gehalten. Da dieses Regelband deutlich geringer als die Spannungsschwankungen der MS-Ebene ist, steht dem betroffenen Niederspannungsnetz ein merklich höheres nutzbares Spannungsband zur Verfügung (20 % – RBB).

Verteilungsnetze im Wandel

Dezentrale Erzeugungsanlagen, vor allem Photovoltaikanlagen, werden meist im Niederspannungsnetz angeschlossen. Durch die Einspeisung von elektrischer Energie in diese Netzebene kommt es zeitweise zur Lastflussumkehr und damit zur lokalen Spannungsanhebung. Dies stellt die Netzplanung und -auslegung vor neue Herausforderungen. Im Verteilungsnetz sind heute hauptsächlich Spannungsbandprobleme und nur vereinzelt Stromprobleme (in ca. 10 % der Fälle) der Grund für Netzausbau und -verstärkung. Das Spannungsbandproblem beschreibt dabei eine Verletzung der zulässigen Spannungsbandgrenzen und das Stromproblem eine Überschreitung der thermischen Tragfähigkeit der Netzbetriebsmittel, welche bereits in der Planungsphase identifiziert werden.

Lastfall

Die Verteilungsnetze wurden in der Vergangenheit für den Lastfall ausgelegt, da es keine nennenswerte Einspeisung in, bzw. Rückspeisung aus dieser Netzebene gab. Wenn Leistung bezogen wird, herrscht über den Leitungen ein Spannungsabfall, d. h. die Spannung am Verbrauch ist geringer als am Einspeisepunkt. Vereinfacht gesagt erfolgte die Netzauslegung nach dem maximal zu erwartenden Spannungsabfall am Ende der Leitung. Um einen ungestörten Betrieb von Elektrogeräten zu gewährleisten, wurde in der DIN EN 50160 ein zulässiges Spannungsband von definiert. Seitens der Netzplanung muss sichergestellt werden, dass im Lastfall die untere Spannungsbandgrenze eingehalten wird.

Einspeisefall

Im Fall der Lastflussumkehr bewirkt der geänderte Stromfluss eine Anhebung der Spannung an der Einspeisestelle, bzw. im gesamten Netz. Seitens der Netzplanung muss sichergestellt werden, dass in diesem Fall die obere Spannungsbandgrenze nicht überschritten wird. Besonders in dörflich bis ländlich geprägten Netzen ist dieser Netzsituation besonderes Augenmerk zu schenken, da eine hohe Dichte an dezentralen Erzeugungsanlagen gepaart mit langen Übertragungsstrecken hohe Spannungshübe nach sich ziehen kann.

Mit der fortschreitenden Integration erneuerbarer Energien übersteigt die installierte Erzeugungskapazität den Wert der Last im betreffenden Netz oft um ein Vielfaches. Besonders betroffen sind hierbei ländliche, dörfliche aber auch vereinzelt vorstädtische Netzgebiete. Für die Netzplanung bedeutet dies, dass für die Netzauslegung der Einspeisefall immer relevanter wird. Um eine neue dezentrale Versorgungsstruktur realisieren zu können, die gleichzeitig wirtschaftlich umgesetzt werden kann, sind innovative Netzplanungs- und Netzführungskonzepte erforderlich. Einer dieser Bausteine ist der RONT, welcher die Freiheitsgrade hinsichtlich der Spannungshaltung im Verteilungsnetz deutlich erhöht.

Einsatz von Regelbaren Ortsnetztransformatoren

Der regelbare Ortsnetztransformator ermöglicht eine dynamische Spannungswertanpassung zwischen dem Mittel- und Niederspannungsnetz. Dadurch steht diesen Netzebenen ein höheres nutzbares Spannungsband zur Verfügung. Das bedeutet im gleichen Zug auch, dass mehr Strom auf diesen Ebenen eingespeist werden kann. Der Strom auf Niederspannungsseite wird dabei zunehmend aus regenerativen Energiequellen gewonnen, deren Erzeugung stark wetterabhängig ist. Eine exakte Einspeiseprognose ist demnach nicht möglich, wodurch es den Netzplanern schwer gemacht wird, exakte Netzverstärkungsmaßnahmen zu planen. Durch den Einsatz eines RONT kann aufgrund der dynamischen Spannungswertanpassung also auf den Netzausbau bis zu einem gewissen Grad verzichtet werden und dennoch vermehrt dezentral erzeugte Energie, wie z.B. aus Solarenergie, eingespeist werden.
Neben den positiven Effekten für die Niederspannungsseite führt der RONT je nach Einsatzvariante auch auf MS-Ebene zu einer Vergrößerung des zulässigen Spannungsbandes. Bei flächendeckendem RONT-Einsatz ermöglicht er sogar eine Verwendung des vollständigen Spannungsbandes abzüglich der RBB des Umspannwerktransformators. Die Aufteilung des Spannungsbands auf Last- und Einspeisfall kann hierbei frei bei der Netzplanung vorgenommen werden. Durch die effektivere Ausnutzung des Spannungsbandes kann i. d. R. deutlich mehr Leistung in Form von dezentralen Erzeugungsanlagen, aber auch Lasten installiert werden.

RONT können einzeln, strangweise oder flächendeckend eingesetzt werden.
Es kann sowohl schnell auf einen akuten Netzausbaubedarf reagiert, als auch eine optimale Netzentwicklung und ein optimales Blindleistungsmanagement geschaffen werden.

RONT arbeiten autark, effizient und praktisch wartungsfrei.
Für den Betrieb (im Standardregelverfahren) ist keine teure und komplexe Informations- und Kommunikationstechnik notwendig.

Ein weiterer Vorteil ist die positive Rückwirkung auf das übergelagerte Mittelspannungsnetz (nicht in der Animaton dargestellt). Durch den besser nutzbaren Regelbereich kann auch dort mehr Erzeugungsleistung installiert werden.