Das Modulfeld liegt in Himmighausen, einem Ortsteil von Nieheim im Kreis Höxter. Das Projekt begann 2022, als sich Georg von Puttkamer und BLG Project aus Wolfhagen mit den Solarexperten von Phoenix Contact trafen. Von Puttkamer gehört der Gutshof Himmighausen mit 280 Hektar Wald und 71 Hektar Ackerfläche.
Aufgrund der guten Vernetzung von BLG Project in Nordhessen sollten bei der Realisierung des Solarparks vor allem lokal ansässige Unternehmen wie SMA und Phoenix Contact zum Zuge kommen. Zunächst waren regulatorische Hürden zu überwinden.
Bedenken der Anwohner wurden gehört, zudem war die Umweltverträglichkeit nachzuweisen. Denn der geplante Solarpark befindet sich in einem Landschaftsschutzgebiet. Einige Ideen der Projektierer unterstützten die unauffällige Integration des Modulfelds in die Landschaft.
Dazu zählen Hecken oder heimische Blumen und Kräuter zwischen den Modulreihen. Sie bieten Insekten Unterschlupf und Nahrung und verhindern zugleich die Bodenerosion. Zudem wurden vier Hektar für Renaturierung ausgewiesen, auf denen unter anderem alte Obstsorten wachsen.
Fläche optimal ausnutzen
Nach zweieinhalb Jahren wird der CO₂-Abdruck der Anlage positiv sein. Produktionsbedingte CO₂-Emissionen für Module, Wechselrichter und andere Komponenten sind dann kompensiert. Die Anlage wird fortan jedes Jahr 4.560 Tonnen CO₂ einsparen.
Vor der Errichtung des Solarparks wurde auf dem eher schlechten Boden unter anderem Energiemais angebaut. Abgesehen von der geringen Bodenqualität erweist sich der Energieertrag pro Fläche bei solarer Nutzung um den Faktor 25 größer als bei Biogas. Soll heißen: Um die gleiche Energiemenge bereitzustellen, benötigt Biogas eine 25-mal größere Fläche.
57 GAK und zwei EZA-Regler
Bis zur Erteilung der Baugenehmigung vergingen drei Jahre. Danach entschied sich BLG Project zügig für die erforderlichen Solarmodule und Wechselrichter. Bei der Planung und Auswahl der Generatoranschlusskästen (GAK) und Steuerungskomponenten unterstützten die Solarexperten von Phoenix Contact.
Kurz nach Baubeginn der Anlage im April 2024 standen bereits die benötigten 57 GAK zur Verfügung. Auch die Schaltschränke für die Vernetzung der beiden Anlagenteile mit dem Stromnetz über zertifizierte EZA-Regler wurden pünktlich angeliefert. Die Experten von Phoenix Contact standen bei der Inbetriebnahme zur Seite. Seit Mitte Juli 2024 speist der Himmighäuser Solarpark Strom ins Netz von Westfalen Weser Netz ein.
Zwölf Megawatt Solarleistung werden durch 25.650 Solarmodule bereitgestellt. Sie sind in 684 Strings über 57 Wechselrichter Core 2 von SMA verschaltet. 57 Generatoranschlusskästen und zwei Netzanschlüsse mit EZA-Reglern bringen die Energie ans Netz.
Gemeinde exportiert Strom
Zwölf Megawatt liefern im Jahr rund zwölf Gigawattstunden. Das deckt etwa den Jahresbedarf von 5.000 Einfamilienhäusern. Himmighausen hat jedoch nur 450 Einwohner.
Nun wird der kleine Ort zum Stromexporteur. Die generierte Energie übersteigt den lokalen Bedarf deutlich – zumindest am Tag.
Nachts steht keine Solarenergie zur Verfügung. Dann müssen sich die lokalen Kunden aus dem Netz versorgen. In Himmighausen erlaubt der Netzbetreiber eine maximale Einspeiseleistung von zwölf Megawatt, weil das Netz nicht mehr Energie aufnehmen kann.
Fernsteuerung durch Netzbetreiber
Seit 2019 gilt für Anschlüsse in der Mittelspannung die Anwendungsregel VDE AR-N 4110. Für Hochspannung gilt VDE AR-N 4120, für Höchstspannung VDE AR-N 4130. Sie fordern verbindlich, dass der Solarpark mittels Fernwirktechnik gesteuert werden kann. Wirkleistung und Blindleistung werden angepasst, um Spannung und Frequenz im Netz stabil zu halten. Die erforderlichen Regelfunktionen sind vereinheitlicht.
Zwei Zertifikate erforderlich
Daher müssen EZA-Regler eine Zertifizierung durchlaufen, eine Zulassung gemäß der Anwendungsregel. Zur sogenannten Einheitenzertifizierung kommt das Anlagenzertifikat. Erst wenn die Anlage als Gesamtsystem zertifiziert ist, hat der Betreiber Anspruch auf die volle Einspeisevergütung.
Der in Himmighausen produzierte Strom wird über Direktvermarkter mit garantiertem Mindesterlös an der Strombörse verkauft. Phoenix Contact ließ seinen EZA-Regler 2019 erstmalig zertifizieren. Aufgrund von Funktionserweiterungen wurde diese Prozedur seitdem einige Male wiederholt.
Regelfunktionen integriert
Die Regelfunktionen sind auf Basis der Steuerung PLC Next Control über Matlab Simulink integriert. Dieser Algorithmus ist zertifiziert und wird für verschiedene Leistungsklassen der Steuerung verwendet. Neben dem zertifizierten Teil lassen sich auch frei programmierbare Funktionen nutzen. In Himmighausen werden beispielsweise die gemessenen Stringstromwerte aggregiert sowie die Wettersensorik und die Informationen der Datenlogger ausgewertet. Der EZA-Regler dient also ebenfalls als Wetterstation und Datenlogger.
Signale einbinden
In den beiden Steuerschränken sind abgesehen vom EZA-Regler als Schlüsselkomponenten die Ein- und Ausgabemodule verbaut. Sie binden die Signale gemäß der Datenpunktliste des Netzbetreibers an.
Außerdem schreibt die Norm vor, dass die Kommunikation zum Schrank bis zu acht Stunden nach Netzausfall möglich sein muss. Das bedingt eine unterbrechungsfreie Stromversorgung (USV) inklusive Batterien.
Bei der USV von Phoenix Contact lässt sich der Ladezustand der Batterien auswerten. Auf diese Weise können sie gegebenenfalls vorbeugend ausgetauscht werden.
Wie kann der Betreiber sicherstellen, dass die Photovoltaikanlage stets den optimalen Ertrag erbringt? Dazu werden die Komponenten auf potenzielle Störquellen bewertet.
Module altern unterschiedlich
Durch mechanische Beanspruchung oder Einsatzdauer können einzelne Solarmodule schneller altern als andere. Weil sie in Reihenschaltung zum String verbunden sind, würde im Fehlerfall der Ertrag des gesamten Strings sinken. Deshalb bieten bestimmte Wechselrichter werksseitig eine gemeinsame Strommessung von mehreren Strings.
Einzelne Strings überwachen
Ein solches Zonenmonitoring kann die Fehler aber nicht so genau erkennen, als wenn jeder String separat gemessen wird. Vor diesem Hintergrund haben sich die Projektierer im Solarpark Himmighausen für Einzelstring-Monitoring über die Hall-Sensorik der Messmodule von Phoenix Contact entschieden. Sie sind in jedem Generatoranschlusskasten installiert.
Die aufgenommenen Werte werden an den Datenlogger als Funktion auf dem EZA-Regler übertragen und dort zur Weiterleitung ins Betriebsführungsportal aggregiert. Die Versorgung der Mess- und Kommunikationsmodule erfolgt direkt aus dem String über DC/DC-Wandler, die aus der Stringspannung von 1.000 Volt DC die Versorgungsspannung von 24 Volt DC erzeugen.
https://www.phoenixcontact.com/solar
Foto: Phoenix Contact
Foto: Phoenix Contact
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Phoenix Contact
