Was sind die VDE-AR-N Normen?

Photovoltaik-Anlagen, Blockheizkraftwerke, Batteriespeicher, Ladeeinrichtungen für Elektro-Fahrzeuge: Mit der Energiewende steigt die Zahl elektrischer Anlagen, die es an das Stromnetz anzubinden gilt. Um dabei Netzstabilität und Sicherheit zu gewährleisten, sind einheitliche Normen von großer Bedeutung.

Doch welche Normen gibt es, was sind eigentlich die technischen Anschlussbedingungen und was bedeuten sie für Netzbetreiber und Elektroinstallateurinnen und -installateure?

Was sind die VDE-AR-Normen?: Einsatz eines EZA-Reglers um die Normen einzuhalten.

Das Wichtigste kurz zusammengefasst

Die VDE-AR-N Regelwerke definieren die technischen Anforderungen für den Anschluss und Betrieb von Anlagen an Nieder-, Mittel- und Hochspannungsnetzen.
Die VDE-AR-N 4100, 4105, 4110 und 4120 schaffen einheitliche Standards für Photovoltaikanlagen, Batteriespeicher, Ladeinfrastruktur, Blockheizkraftwerke und weitere Energieanlagen.
Die Vorgaben unterstützen Netzstabilität und Versorgungssicherheit, indem sie Anforderungen an Steuerung, Schutzfunktionen und das Verhalten von Anlagen im Netz festlegen.
Aktuelle Anpassungen vereinfachen insbesondere den Netzanschluss vieler PV-Anlagen und reduzieren den Aufwand für Zertifizierung und Nachweisführung.

Was es über die technischen Anschlussbedingungen zu wissen gilt

Normungsprozesse sind in der Regel komplex und zeitaufwendig. So braucht es für die Entwicklung einer nationalen Norm nicht nur einen allgemeinen Konsens aller am Prozess beteiligter Parteien, der oft nur schwer zu erreichen ist. Darüber hinaus muss ein öffentliches Einspruchsverfahren durchgeführt werden, bei dem zahlreiche Fristen einzuhalten sind, die den Prozess weiter verlangsamen. Doch die Energiewende fordert immer mehr Erneuerbare-Energie-Anlagen (EE-Anlagen) und technische Lösungen beispielsweise für den Ausbau der Elektromobilität. Hier ist es entscheidend, die Netzstabilität sofort zu sichern. Normale Normierungsverfahren ermöglichen jedoch keine flexible und schnelle Reaktion auf Veränderungen. Mit den technischen Anschlussbedingungen bietet der Verband der Elektrotechnik Elektronik Informationstechnik (VDE) die passende Lösung.

Erklärung zu technischen Anschlussbedingungen im Zusammenhang mit den VDE-AR-N Normen.

VDE-AR-N Normen definieren Mindestanforderungen an Stromnetze

Grundsätzlich sind VDE-Anwendungsregeln keine Normen im klassischen Sinne. Vielmehr sind sie als allgemeine Handlungsempfehlungen zu verstehen, die insbesondere Elektroinstallateurinnen und -installateuren helfen sollen, ein Mindestniveau an Sicherheit zu erreichen und die nationale wie auch internationale Normungsarbeit vorzubereiten. Die Entwicklung der Regeln kann von jeder Person initiiert werden und braucht bis zur Publikation nur zwei bis drei Monate. Voraussetzung ist einzig die Einhaltung der Anforderungen, die im VDE-Vorschriftenwerk (VDE0022) festgelegt sind und die Abwendung von Gefahren für Menschen, Tiere und Umwelt durch elektrische Anlagen betreffen.

Eine spezielle Klasse der VDE-Normen, zum Teil auch technische Anwendungsrichtlinien (TAR) genannt, sind die VDE-AR-N Normen, die der VDE gemeinsam mit dem Forum Netztechnik/Netzbetrieb (FNN) festgelegt und zuletzt aktualisiert und erweitert hat. Hierbei geht es um Mindestanforderungen an Stromnetze. In den Normen wird nach aktuell geltenden Anschlussregeln festgelegt, wie die Anbindung von Anlagen an das Stromnetz und der Betrieb gestaltet sein müssen. Unterschieden wird dabei zwischen:

VDE-AR-N 4100 für den Anschluss und Betrieb von Anlagen an das Niederspannungsnetz
VDE-AR-N 4105 als Erweiterung der grundlegenden Anforderungen an Erzeugungsanlagen im Niederspannungsnetz
VDE-AR-N 4110 für den Anschluss und Betrieb von Anlagen an das Mittelspannungsnetz
VDE-AR-N 4120 für den Anschluss und Betrieb von Anlagen an das Hoch- und Höchstspannungsnetz

VDE-AR-N 4100 und VDE-AR-N 4105

Standards für das Niederspannungsnetz

Die VDE-AR-N 4100 definiert den nationalen Standard bezüglich des Netzanschlusses von Anlagen im Niederspannungsnetz. Dazu gehören vor allem Ladeeinrichtungen für E-Fahrzeuge, für die ein netzdienliches Verhalten gefordert ist. So soll die Ladung an die aktuelle Netzfrequenz angepasst werden, um Lastspitzen zu vermeiden. Grundsätzlich sind in der Norm folgende Aspekte geregelt.

Vorübergehend angeschlossene Anlagen
Allgemeine Grundsätze des Netzanschlusses
Ausgestaltung des Netzanschlusses
Ausgestaltung des Hauptstromversorgungssystems
Zählerplätze und Zählerschränke
Stromkreisverteiler
Steuerung und Datenübertragung, Kommunikationseinrichtungen
Betrieb der Anlage
Auswahl von Schutzmaßnahmen
Anforderungen an Anschlussschränke im Freien

Durch den Ausbau im Bereich der Photovoltaik-Anlagen stehen insbesondere Nieder- und Mittelspannungsnetze vor großen Herausforderungen, wenn es gilt, diese Anlagen einzubinden. Daher ist mit der VDE-AR-N 4105 eine Ergänzung zur Norm 4100 entstanden, die sich speziell auf die Anforderungen an Erzeugungsanlagen im Niederspannungsnetz bezieht. Während die Norm ursprünglich nur für kleine Anlagen bis 135 kW galt, hat bereits 2024 eine Novellierung stattgefunden. Heute findet die VDE-AR-N 4105 bei allen PV-Anlagen Anwendung, deren Leistung nicht höher als 500 kW ist und deren vereinbarte Einspeiseleistung 270 kW nicht übersteigt – unabhängig davon, ob die Anlage an das Nieder- oder Mittelspannungsnetz anzuschließen ist. Daraus ergibt sich für größere Anlagen eine deutliche Vereinfachung.

VDE-AR-N 4110 und VDE-AR-N 4120

Technische Anschlussbedingungen für Mittel- und Hochspannungsnetz

Maßgebend für Anlagen im Mittelspannungsnetz ab 500 kW Leistung und einer Einspeiseleistung über 270 kW ist die VDE-AR-N 4110. Hier geht es vor allem um größere Ladeeinrichtungen, Blockheizkraftwerke, Batteriespeicher, Windparks oder Mischanlagen. Hinzu kommen größere Erzeugungsanlagen, wie sie oftmals im industriellen oder kommunalen Bereich vorkommen und die für die Erreichung der PV-Ausbauziele der Bundesregierung dringend erforderlich sind. Für sie ist auch nach der Neuregelung weiterhin ein Anlagenzertifikat B und eine Konformitätserklärung nach Elektrotechnische-Eigenschaften-Nachweis-Verordnung (NELEV) vorzulegen. Zudem müssen die Einheitenzertifikate von den Herstellern in der Erzeugungseinheits-Datenbank niedergelegt werden. Um Systemdienstleistungen umzusetzen, ist ein EZA-Regler Pflicht. Ab einer Leistung von 950 kW ist jedoch ein Anlagenzertifikat A vorzulegen.

Bei der VDE-AR-N Norm 4120 geht es zuletzt um die Anforderungen für Planung, Errichtung und Betrieb von Anlagen im Hochspannungsnetz. Besonders entscheidend ist, dass im Unterschied zum Mittelspannungsnetz eine schnelle Anpassung der Wirkleistung sicherzustellen ist.

VDE-AR-N Normen mit Neuerungen für mehr Netzstabilität

Bei Anlagen im Mittel- oder Hochspannungsnetz ist also ein EZA-Regler erforderlich, der die Steuerung am Netzanschlusspunkt übernimmt. Doch was bedeutet dies konkret? Um Stabilität zu erreichen, hat der Netzbetreiber die Möglichkeit, die Wirkleistung einzelner Erzeugungsanlagen bei einem Überangebot an eingespeister Energie zu drosseln. Dies bedeutet, dass die Anlagen bei hoher Frequenz möglichst wenig Strom liefern dürfen. Dies zeigt sich in einem niedrigen Wert, der an den EZA-Regler übermittelt wird. Der EZA-Regler gleicht den geforderten Wert mit dem tatsächlichen Wert ab, den er am Netzanschlusspunkt misst. Gibt es eine Diskrepanz, kommuniziert er mit der Anlage und die Stromzufuhr wird entsprechend reguliert.

Neben der Novellierung von 2024 sind in einer neuerlichen Anpassung einige Änderungen der Richtlinie VDE-AR-N 4110 zu beachten, die Einfluss auf die Steuerung am Netzanschlusspunkt und die verbesserte Systemstabilität haben. So soll eine netzsicherheitsbasierte Primärreglung dafür sorgen, dass Erzeugungsanlagen künftig einen noch größeren Beitrag zur Frequenzstabilität leisten müssen. Um dies sicherzustellen, erhält der Netzbetreiber nun mehr Steuerungsmöglichkeiten, sodass er nicht nur die Einspeisung von Überschüssen ins Netz begrenzen kann, sondern auch einen Mindestbezug umsetzen kann, wo ein Speicher zur Verfügung steht.

Somit läuft die Steuerung nicht mehr ausschließlich über netzstützende Systemdienstleistungen ab, die nach VDE-AR-N Norm 4110 und VDE-AR-N Norm 4120 Pflicht sind. Dazu gehören unter anderem die Wirkleistungsregelung P und Fault Ride Through (FRT).

Hinzu kommen eine kontinuierliche Spannungsregelung und eine kurative Netzführung, die bei Besonderheiten eine Aktivierung von Gradienten erlaubt. Neuerungen gibt es auch bezüglich der Blindleistung. Als Blindleistung wird der Anteil der Leistung bezeichnet, der keine Wirkarbeit verrichten kann, aber für den Transport der Energie zwingend erforderlich ist. Über die Erhöhung oder Senkung dieser Blindleistung durch den EZA-Regler kann die Spannung am Netzanschlusspunkt mit einfachen Mitteln den Anforderungen des Netzbetreibers angeglichen werden. Künftig muss die Blindleistung auch im Ladebetrieb bereitgestellt werden und beim Wechsel zwischen den Betriebsbereichen, also Entladung und Ladung, durchfahrbar sein.

Weitere Anpassungen sorgen für Vereinfachung

Die aktuelle Novellierung sorgt bezüglich der Schutzanforderungen mit mehreren Anpassungen für Vereinfachungen. Dazu gehören:

Wegfall des Q(U)-Schutzes
angepasster Entkupplungsschutz
schnellere Meldung von USV-Störmeldungen durch den Anlagenbetreiber

Für deutliche Vereinfachungen, beispielsweise beim Netzanschluss, sorgt die Harmonisierung von VDE-AR-N Norm 4110 und VDE-AR-N Norm 4120, die zunehmend einheitlicher gestaltet sind. Die Anpassungen der Formulare für den Nachweisprozess sollen dabei weniger Austausch zwischen Projektentwickler und Netzbetreiber erforderlich machen und zeitliche Aufwände reduzieren. Zudem kann die Inbetriebsetzungserklärung künftig durch die Zertifizierungsstelle erstellt werden, sofern der Netzbetreiber innerhalb von vier Wochen keinen Termin zur Inbetriebsetzung vorschlägt.

Fazit: VDE-AR-N Normen sorgen für Sicherheit

Durch den Ausbau der erneuerbaren Energien ist die Netzstabilität gefährdet. Um dem entgegenzuwirken, sind Standards erforderlich. Die VDE-AR-N Normen sind bis zur Entwicklung weitreichenderer Standards auf nationaler und internationaler Ebene maßgeblich für den Anschluss und den Betrieb von Anlagen an Nieder-, Mittel- und Hochspannungsnetze. Während zuletzt die Hürden im Nieder- und unteren Mittelspannungsbereich deutlich gesenkt wurden, ist es vor allem für größere Anlagen Pflicht, einen EZA-Regler einzubinden, der eine Steuerung unter anderem der Blindleistung am Netzanschlusspunkt vornehmen kann.

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