VDE-AR-N 4110
Anschlussregeln im Mittelspannungsnetz
Die VDE-AR-N 4110 ist eine technische Anschlussregel, die den Anschluss von Stromerzeugungsanlagen an das Mittelspannungsnetz regelt. Sie betrifft vor allem Photovoltaikanlagen, Blockheizkraftwerke und andere dezentrale Energieerzeuger. Wer eine solche Anlage plant oder betreibt, kommt an dieser Norm nicht vorbei. In diesem Beitrag erklären wir verständlich, worum es bei der VDE-AR-N 4110 geht, für wen sie gilt und was bei der Umsetzung beachtet werden muss.
- Anforderungen für den Anschluss und Betrieb von Erzeugungsanlagen an das Mittelspannungsnetz.
- Alle Inhalte zusammengefasst
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Eine Einleitung in die VDE-AR-N 4110
Was ist die VDE-AR-N 4110?
Die VDE-AR-N 4110 (Anschlussregeln im Mittelspannungsnetz) ist eine Anwendungsregel, die die technischen Anforderungen für den Anschluss von Kundenanlagen an das Mittelspannungsnetz definiert. Sie stellt sicher, dass Erzeugungsanlagen, Speicher und Mischanlagen effizient und sicher ins Netz integriert werden können.
- Zweck:
- Vermeidung von Netzinstabilitäten durch dezentrale Einspeisung.
- Harmonisierung mit dem europäischen Network Code Requirements for Generators (RfG).
- Anwendungsbereich:
- Mittelspannungsnetz (1–36 kV).
- Kundenanlagen mit einer Leistung von >135 kW (z. B. industrielle Anlagen, große Photovoltaikanlagen, Windparks).
Im Gegensatz dazu regelt die VDE-AR-N 4105 den Anschluss kleinerer Anlagen (bis 135 kW) am Niederspannungsnetz, z. B. von privaten Photovoltaikanlagen oder Blockheizkraftwerken. Die beiden Normen ergänzen sich und sichern gemeinsam die Stabilität des Stromnetzes.
ie VDE-AR-N 4110 ist zentral für die erfolgreiche Integration erneuerbarer Energien. Sie ermöglicht es, große Windparks und Solarparks sicher an das Mittelspannungsnetz anzuschließen, während die VDE-AR-N 4105 dafür sorgt, dass kleinere Anlagen im Niederspannungsnetz betrieben werden können. Gemeinsam bilden diese Normen die Basis für eine nachhaltige und dezentrale Energieversorgung.
Warum ist die VDE-AR-N 4110 wichtig?
Die VDE-AR-N 4110 ist ein wesentlicher Bestandteil der modernen Energieversorgung und spielt eine entscheidende Rolle in der Energiewende. Mit zunehmender Einspeisung dezentraler Energiequellen ins Netz sorgt die Norm für:
- Systemstabilität:
- Vorgaben zur Spannungshaltung und Frequenzregelung verhindern Störungen im Netzbetrieb.
- Effiziente Integration von Erzeugungsanlagen:
- Anforderungen an Energieverteiler, Installationsverteiler und Zähleranlagen erleichtern den sicheren Anschluss neuer Technologien wie Wind- und Solarenergie.
- Zukunftssicherheit:
- Berücksichtigung moderner Speicherlösungen und Ladeinfrastrukturen für Elektrofahrzeuge.
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Ziele und Nutzen der VDE-AR-N 4110
- Erhöhung der Netzstabilität
- Harmonisierung der Standards
- Integration neuer Technologien
Die Integration von immer mehr dezentralen Energiequellen stellt das Stromnetz vor große Herausforderungen. Die VDE-AR-N 4110 definiert technische Anforderungen, um Störungen wie Spannungseinbrüche und Frequenzschwankungen zu verhindern.
- Spannungshaltung:
- Erzeugungsanlagen müssen zur Stabilisierung des Mittelspannungsnetzes beitragen, indem sie Spannungsschwankungen ausgleichen.
- Frequenzregelung:
- Dezentrale Anlagen wie Wind- oder Photovoltaikanlagen werden verpflichtet, Frequenzabweichungen zu minimieren, um die Netzfrequenz bei 50 Hz zu halten.
- Schutzkonzepte:
- Mechanismen wie Spannungs- und Frequenzschutz sichern das Netz vor Überlastungen und Fehlfunktionen.
Ein Gewerbebetrieb plant eine hybride Erzeugungsanlage mit 500 kW Leistung aus Photovoltaik und einem Batteriespeicher. Durch die Einhaltung der VDE-AR-N 4110 wird sichergestellt, dass die Anlage das Netz stabilisiert, Blindleistung bereitstellt und Spannungseinbrüche überbrückt.
Die VDE-AR-N 4110 setzt den europäischen Network Code Requirements for Generators (RfG) in deutsches Recht um und harmonisiert die Anforderungen für dezentrale Erzeugungsanlagen.
- Einheitliche Vorgaben:
- Hersteller und Betreiber von Anlagen können sich auf standardisierte Prozesse und technische Anforderungen verlassen.
- Internationaler Anschluss:
- Erzeugungsanlagen, die den Vorgaben der VDE-AR-N 4110 entsprechen, erfüllen automatisch auch die europäischen Standards.
Die VDE-AR-N 4110 ist zukunftsorientiert und berücksichtigt moderne Entwicklungen wie Batteriespeicher, Ladeinfrastrukturen für Elektrofahrzeuge und hybride Anlagen.
- Batteriespeicher:
- Anforderungen an den sicheren Anschluss und Betrieb von Speicherlösungen sorgen dafür, dass diese zuverlässig Energie ins Netz einspeisen oder aufnehmen können.
- Ladeinfrastrukturen:
- Vorgaben für Ladepunkte an Energieverteilern oder Installationsverteilern gewährleisten die Einbindung von Elektrofahrzeugen ohne Netzüberlastung.
- Hybride Anlagen:
- Kombinierte Systeme wie Photovoltaik mit Speichern oder Blockheizkraftwerken profitieren von klar definierten Anschlussbedingungen.
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Anwendungsbereich der Norm
- Welche Anlagen betrifft die VDE-AR-N 4110?
- Für wen gilt die Norm?
- Verbindung zum Mittelspannungsnetz
Die VDE-AR-N 4110 gilt für alle Kundenanlagen, die direkt an das Mittelspannungsnetz eines Netzbetreibers angeschlossen sind. Dazu gehören:
- Erzeugungsanlagen:
- Windparks, große Photovoltaikanlagen (>135 kW), Wasserkraftwerke und Blockheizkraftwerke.
- Speichersysteme:
- Batteriespeicher, die Energie ins Mittelspannungsnetz einspeisen oder aus diesem beziehen.
- Mischanlagen:
- Hybride Systeme, z. B. die Kombination aus Photovoltaik und Batteriespeichern.
- Ladeinfrastrukturen für Elektrofahrzeuge:
- Großflächige Ladeparks, die direkt an das Mittelspannungsnetz angeschlossen sind.
Erzeugungsanlagen
Speichersysteme
Mischanlagen
Ladeinfrastrukturen
Ein Ladepark mit 20 Ladepunkten für Elektrofahrzeuge wird direkt ans Mittelspannungsnetz angeschlossen. Dabei müssen die technischen Anforderungen an die Ladeinfrastruktur, die Steuerungseinheiten im Energieverteiler und die Zähleranlagen gemäß der VDE-AR-N 4110 erfüllt werden.
Die VDE-AR-N 4110 richtet sich an alle Akteure, die am Betrieb oder Anschluss von Anlagen am Mittelspannungsnetz beteiligt sind:
- Netzbetreiber:
- Verantwortlich für die Einhaltung der technischen Anschlussbedingungen und die Sicherstellung der Netzstabilität.
- Anlagenbetreiber:
- Müssen ihre Anlagen gemäß den Vorgaben der VDE-AR-N 4110 auslegen und betreiben, um den sicheren Betrieb zu gewährleisten.
- Planer und Ingenieure:
- Entwickeln Konzepte und technische Lösungen, die den Anforderungen an Zähleranlagen, Energieverteiler und Installationsverteiler entsprechen.
- Hersteller von Anlagenkomponenten:
- Müssen sicherstellen, dass ihre Produkte, wie Wechselrichter oder Schutzgeräte, den technischen Vorgaben der Norm entsprechen.
Verbindung zum Mittelspannungsnetz
Das Mittelspannungsnetz stellt eine wichtige Netzebene dar, die die Energie aus dem Hochspannungsnetz aufnimmt und verteilt. Die VDE-AR-N 4110 regelt die Anbindung von Anlagen an dieses Netz, um den sicheren Betrieb zu gewährleisten.
- Spannungsbereich:
- Mittelspannungsnetze arbeiten im Bereich von 1 kV bis 36 kV, abhängig von der regionalen Netzstruktur.
- In Deutschland sind 10 kV und 20 kV typische Spannungsniveaus.
- Bedeutung für die Energieverteilung:
- Zähleranlagen und Energieverteiler dienen als Schnittstelle zwischen Erzeugungsanlagen und dem Netz, um den Energiefluss zu messen und zu steuern.
- Installationsverteiler sorgen für die Weiterleitung und Absicherung des Stroms innerhalb der Kundenanlagen.
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Die technischen Inhalte der VDE-AR-N 4110
- Netzanschlussbedingungen
- Schutzkonzepte
- Blindleistungsbereitstellung
- Einspeisemanagement
Die Netzanschlussbedingungen der VDE-AR-N 4110 regeln die grundlegenden Anforderungen für den sicheren Anschluss von Kundenanlagen an das Mittelspannungsnetz.
- Spannungshaltung:
- Anlagen müssen so ausgelegt sein, dass sie Spannungsschwankungen im Bereich von ±10 % bewältigen können.
- Frequenzregelung:
- Dezentrale Erzeugungsanlagen müssen Frequenzabweichungen im Netz stabilisieren und dabei die Netzfrequenz von 50 Hz unterstützen.
- Synchronisation:
- Erzeugungsanlagen wie Windparks oder PV-Anlagen müssen synchron mit dem Netz arbeiten können, um Störungen zu vermeiden.
Ein großer Solarpark ist mit selektiven Sicherungen ausgestattet, die Fehler auf einem Stromkreis begrenzen, ohne die Energieversorgung des gesamten Parks zu unterbrechen.
Schutzkonzepte
Ein zentrales Element der VDE-AR-N 4110 sind die Schutzmechanismen, die den sicheren Betrieb von Anlagen gewährleisten.
- Spannungsschutz:
- Anlagen müssen bei Über- oder Unterspannung automatisch abschalten, um Schäden am Netz oder der Anlage zu vermeiden.
- Frequenzschutz:
- Erzeugungsanlagen sind verpflichtet, bei Frequenzabweichungen in definierten Bereichen (z. B. 47,5–51,5 Hz) zu agieren.
- Selektivität:
- Schutzgeräte wie Sicherungen und Leistungsschalter müssen so ausgelegt sein, dass Fehler in einem Teil der Anlage nicht den gesamten Betrieb lahmlegen.
Blindleistung ist entscheidend für die Stabilität des Stromnetzes. Die VDE-AR-N 4110 fordert von Erzeugungsanlagen:
- Bereitstellung von Blindleistung:
- Anlagen müssen in der Lage sein, je nach Netzanforderung induktive oder kapazitive Blindleistung zu liefern.
- Spannungsstabilisierung:
- Blindleistung hilft, Spannungseinbrüche oder -überschwinger im Mittelspannungsnetz zu vermeiden.
Einspeisemanagement
Die Steuerung und Überwachung von Erzeugungsanlagen ist essenziell, um Überlastungen im Netz zu vermeiden.
- Regelung von Einspeisungen:
- Netzbetreiber können die Einspeisung von Anlagen begrenzen, wenn das Netz überlastet ist.
- Kommunikationsschnittstellen:
- Anlagen müssen mit Steuerungssystemen (z. B. Fernwirkprotokollen) ausgestattet sein, die eine Kommunikation zwischen Energieverteilern und Netzbetreibern ermöglichen.
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Das Zertifizierungsverfahren
- Welche Nachweise sind erforderlich?
- Ablauf des Zertifizierungsprozesses
Welche Nachweise sind erforderlich?
Die VDE-AR-N 4110 schreibt vor, dass Anlagenbetreiber den Nachweis erbringen müssen, dass ihre Erzeugungsanlagen die technischen Anforderungen der Norm erfüllen. Dazu gehören:
- Anlagenzertifikate:
- Diese bescheinigen, dass die gesamte Kundenanlage die Anforderungen an Netzanschluss und Betrieb erfüllt.
- Sie sind für Erzeugungsanlagen ab einer installierten Leistung von 135 kW erforderlich.
- Konformitätserklärung:
- Hersteller von Komponenten wie Wechselrichtern oder Schutzgeräten müssen bestätigen, dass ihre Produkte den Vorgaben der Norm entsprechen.
Anlagenbetreiber: Verantwortlich für die Einhaltung der Vorgaben und die Bereitstellung aller relevanten Nachweise.
Netzbetreiber: Überprüfen die Unterlagen und sind für die Abnahme der Anlage zuständig.
Zertifizierungsstellen: Prüfen die Konformität der Anlage und erstellen die entsprechenden Zertifikate.
Ablauf des Zertifizierungsprozesses
Der Zertifizierungsprozess nach VDE-AR-N 4110 umfasst mehrere Schritte, die von der Planung bis zur Inbetriebnahme der Anlage reichen.
Planungsphase
In der Planungsphase erstellt der Anlagenbetreiber ein technisches Konzept, das die Anforderungen der VDE-AR-N 4110 erfüllt. Dazu gehören die Dimensionierung der Energieverteiler, die Integration von Zähleranlagen und die Auslegung der Schutzmechanismen, um die Netzstabilität zu gewährleisten.
Komponentenzertifizierung
Hersteller von Anlagenkomponenten müssen Konformitätserklärungen für ihre Produkte vorlegen. Dazu gehören Wechselrichter, Schutzgeräte und Kommunikationsschnittstellen. Diese Nachweise stellen sicher, dass alle Bauteile den technischen Anforderungen der Norm entsprechen.
Prüfung durch eine Zertifizierungsstelle
Eine akkreditierte Zertifizierungsstelle prüft die gesamte Kundenanlage und erstellt ein Anlagenzertifikat. Dabei wird die technische Konformität aller Systemteile, einschließlich der Installationsverteiler und Einspeisemanagementsysteme, verifiziert.
Inbetriebnahme
Vor der endgültigen Inbetriebnahme wird ein Inbetriebsetzungsprotokoll erstellt. Dieses umfasst Messprotokolle, Schutzprüfungen und die Dokumentation aller installierten Systeme. Der Netzbetreiber überprüft die Unterlagen und nimmt die Anlage ab.
Einzelnachweisverfahren (ab 2023 vereinfacht)
Für Anlagen mit einer Leistung zwischen 135 kW und 950 kW kann anstelle eines vollständigen Anlagenzertifikats ein vereinfachtes Einzelnachweisverfahren durchgeführt werden. Dieses Verfahren reduziert den bürokratischen Aufwand, indem nur die wesentlichen technischen Anforderungen geprüft werden.
Zusätzliche Informationen zur VDE-AR-N 4110
Zusammenhang mit anderen Normen
Die VDE-AR-N 4110 steht nicht isoliert, sondern bildet zusammen mit anderen Normen ein umfassendes Regelwerk für den sicheren und effizienten Betrieb von Erzeugungsanlagen im Stromnetz.
VDE-AR-N 4105 (Niederspannungsnetz):
Diese Norm regelt den Anschluss kleinerer Erzeugungsanlagen am Niederspannungsnetz, z. B. von PV-Anlagen oder Blockheizkraftwerken mit einer Leistung bis 135 kW. Im Gegensatz zur VDE-AR-N 4110 gelten hier vereinfachte Anforderungen, z. B. in Bezug auf Zertifizierungsverfahren und Schutzkonzepte.DIN VDE 0100 (Errichten von Niederspannungsanlagen):
Diese Norm legt die allgemeinen Anforderungen für elektrische Installationen fest. Sie ergänzt die VDE-AR-N 4110, indem sie die technischen Standards für Komponenten wie Zähleranlagen und Installationsverteiler definiert.Europäische Network Codes:
Die VDE-AR-N 4110 setzt den europäischen Network Code Requirements for Generators (RfG) um. Dadurch werden einheitliche Standards für den Netzanschluss von Erzeugungsanlagen in ganz Europa geschaffen.
Die VDE-AR-N 4110 spielt eine zentrale Rolle bei der Integration erneuerbarer Energien und der Sicherung der Netzstabilität.
Integration dezentraler Erzeugungsanlagen:
Die Norm ermöglicht es, große Windparks und Photovoltaikanlagen sicher an das Mittelspannungsnetz anzuschließen, ohne die Netzstabilität zu gefährden.Förderung moderner Technologien:
Batteriespeicher und hybride Systeme (z. B. PV-Anlagen mit Speichern) profitieren von klar definierten Anschlussbedingungen. Diese Technologien tragen zur Flexibilität des Stromnetzes bei und ermöglichen eine bessere Nutzung erneuerbarer Energien.Unterstützung der Ladeinfrastruktur:
Die VDE-AR-N 4110 berücksichtigt Anforderungen an Energieverteiler für Ladeparks und trägt so zur Förderung der Elektromobilität bei.
FAQ zur VDE-AR-N 4110
Wann muss die VDE-AR-N 4110 angewendet werden?
Die VDE-AR-N 4110 ist immer dann anzuwenden, wenn Erzeugungsanlagen, Speicher oder Mischanlagen direkt an das Mittelspannungsnetz angeschlossen werden. Typischerweise betrifft dies Anlagen mit einer installierten Leistung über 135 kW. Beispiele sind:
- Windparks oder Solarparks.
- Batteriespeicher mit hoher Kapazität.
- Ladeparks für Elektrofahrzeuge.
Welche Nachweise sind für den Netzanschluss erforderlich?
Für Erzeugungsanlagen im Mittelspannungsnetz fordert die VDE-AR-N 4110:
- Anlagenzertifikate:
- Diese Nachweise bestätigen die Konformität der gesamten Kundenanlage mit den technischen Anschlussregeln.
- Komponentenzertifizierungen:
- Hersteller von Wechselrichtern, Schutzgeräten und anderen Komponenten müssen Konformitätserklärungen vorlegen.
Welche Vorteile bietet die VDE-AR-N 4110 für Betreiber und Netzbetreiber?
Die Norm schafft Klarheit und Sicherheit für alle Beteiligten:
- Für Betreiber:
- Klare Vorgaben erleichtern die Planung und den Netzanschluss.
- Ein stabiler Netzbetrieb schützt die Anlage vor Schäden durch Spannungsschwankungen.
- Für Netzbetreiber:
- Verbesserte Netzstabilität und einheitliche Anforderungen für alle angeschlossenen Anlagen.
- Vereinfachte Prozesse durch standardisierte Nachweise und Zertifikate.
Was sind die Unterschiede zur VDE-AR-N 4105?
- Netzebene:
- Die VDE-AR-N 4110 gilt für das Mittelspannungsnetz (1–36 kV).
- Die VDE-AR-N 4105 regelt den Anschluss an das Niederspannungsnetz (bis 1 kV).
- Anlagengröße:
- VDE-AR-N 4110: Erzeugungsanlagen ab 135 kW.
- VDE-AR-N 4105: Anlagen bis 135 kW, z. B. private PV-Anlagen.
- Nachweisanforderungen:
- Die VDE-AR-N 4110 erfordert umfangreiche Anlagenzertifikate, während die VDE-AR-N 4105 oft nur Konformitätserklärungen verlangt.
Welche Rolle spielen Zähleranlagen, Energieverteiler und Installationsverteiler?
- Zähleranlagen:
- Messen den eingespeisten und bezogenen Strom und sind zentrale Bestandteile der Dokumentation im Netzanschlussprozess.
- Energieverteiler:
- Dienen als Schnittstelle zwischen der Erzeugungsanlage und dem Mittelspannungsnetz und regeln die Energieflüsse.
- Installationsverteiler:
- Verteilen den Strom innerhalb der Kundenanlage und schützen einzelne Stromkreise vor Überlastungen oder Kurzschlüssen.
Wie unterstützt die VDE-AR-N 4110 die Energiewende?
Die Norm fördert die Integration erneuerbarer Energien durch:
- Klare technische Anforderungen für dezentrale Erzeugungsanlagen.
- Möglichkeiten zur Blindleistungsbereitstellung und Spannungshaltung.
- Unterstützung moderner Speichertechnologien und Ladeinfrastruktur für Elektrofahrzeuge.