Standardiseringsrot gir problemer for plusskunder
Det siste måleoppdraget PQA utførte avdekket at en plusskunde med et 5 kW solcelleanlegg fikk koblet ut anlegget sitt flere ganger i løpet av dagen. Kunden mistet 10-15 % produsert energi i løpet av en dag. Et feilinnstilt overspenningsvern var den utløsende årsaken til at anlegget ble kjørt ned ved moderat høye spenninger, men den underliggende årsaken kan sies å være en ung solenergibransje, som prøver å enes om felles bransjepraksis.
RMS-spenning i tilknytningspunktet og aktiv effekt produsert av et solcelleanlegg. Plusskunden får gjentatte utkoblinger av anlegget forårsaket av moderat høye spenninger.
Motstridende interesser hos leverandører og nettselskap
For leverandører er det enkelt å velge innstillinger basert på europeiske standarder som VDE 4105 og EN 50438 når de leverer nye anlegg, som er ferdig innlagt i solcellevekselrettere. Nettselskapene på den annen side er mest vant med å bruke REN-bladene i nettdrift og nettplanlegging. Forskjellene mellom REN bladene og f.eks. EN 50438 er liten, ettersom de tekniske kravene i REN-blad 342 er basert på denne. En av de vesentlige forskjellene er at REN blad 342 stiller krav om utkobling av anlegget ved lavere spenning enn EN 50438 (og VDE 4105). Ved bruk av REN-blader må leverandører foreta endringer i vekselretterinnstillinger, som betyr ekstraarbeid for dem.
Det ligger imidlertid andre mer alvorlige interessekonflikter og ulmer enn hva som er enklest ved installasjon av et nytt anlegg. Distribuert produksjon skaper spenningsstigning i nettet (se denne artikkelen for en forklaring). For nettselskapet gir det mening å tillate moderat høye spenninger i nettet, ettersom dette gjør at de kan tilknytte mer solenergi uten å foreta kostbar nettforsterkning. Denne nettforsterkning har det blitt signaler fra NVE om at ikke kan dekkes via anleggsbidrag, ettersom kunden øker ikke inntakssikringen sin. NVEs holdning er omdiskutert i bransjen.
Installatøren, på den annen side, har et incentiv til at anlegget kobler ut før det blir høye spenninger. Årsaken er at selv om spenninger opp mot 253 V er tillatt og CE-merket utstyr skal tåle dette, så er det utstyr som likevel ikke tåler høy spenning godt. Leverandøren som hadde levert anlegget til kunden med 5 kW anlegget i vårt tilfelle, fortalte at han hadde fått klager fra andre kunder med overspenninger som opplevde at utstyr gikk i stykker / ikke fungerte. Han hadde derfor valgt å stille inn overspenningsvernet mer konservativt enn kravene i VDE 4105, som nettselskapet hadde sagt skulle brukes ved tilknytning av plusskunder.
Tilgjengelige standarder
Det kan være greit å ha en oversikt over de ulike standardene som er i sirkulasjon. Ved nettilknytning av plusskunder stiller norske nettselskap ofte krav om at én, eller en kombinasjon, av de tre følgende standardene benyttes:
- VDE-AR-N 4105:2011-08 (mye benyttet tysk standard for tilknytning av solenergi i lavspentnettet)
- EN 50438:2013 (Euroapnorm for tilknytning av distribuert produksjon < 16 A. I praksis også benyttet for større anlegg, selv om det er den tekniske spesifikasjonen CLC/TS 50549-1:2015 som gjelder her)
- REN-blad 340-serien (Avtaleverk for tilknytning av distribuert produksjon i lavspenningsnett, blir revidert)
Standardene har mange likheter, men også enkelte forskjeller. Ved at produsentene sørger for at vern og kontrollfunksjoner i vekselrettere stilles etter kravene i disse standardene, kan vekselretteren selges som «oppfyller krav i EN 50438 og / eller VDE 4105». Dette er ikke påkrevd for at produktet skal være CE-merket (ingen av de to standardene er harmoniserte standarder, se mer om dette her), men nettselskap kan stille krav om at vekselrette tilknyttet deres nett skal tilfredsstille disse standardene. Ved installasjon av vekselretteren må det velges hvilken standard som skal brukes. EN 50438 har også enkelte nasjonale særkrav, som gjør at i en vekselretter kan det være mulig å velge ulike landsspesifikke varianter av EN 50438.
Problemer oppstår
Det er med andre ord flere standarder i bruk i bransjen, og ulike parter har muligheter til å velge en standard som passer dem best. Nettselskapene kan velge å bruke VDE 4105 og EN 50438, og tillate spenninger opp mot 253 V i nettet. Installatørene på sin side, kan velge å stille vekselretterene inn etter REN-blad anbefalingene, som tillater lavere spenningsstigning. Dette vil gi problemer når plusskunden befinner seg i et nett hvor innmating av produksjon forårsaker spenninger som er innenfor hva nettselskapet har planlagt (lavere enn 253 V), men høyere enn overspenningsvern-innstillingen.
Det var dette som skjedde for plusskunden i vårt eksempel. Overspenningsvernet var innstilt på ~246 V (årsaken til at anlegget kobler ut på 245 V kan f.eks. være spenningsstigning mellom tilknytningspunkt og vekselretteren internt i installasjonen, eller unøyaktig måling i denne), mens nettselskapet hadde beregnet en tillatt spenningsstigning opp mot rundt 250 V. I løpet av dager hvor spenningen ble høy, koblet derfor solcelleanlegget ofte ut pga. moderat høy spenning.
Utkobling og oppstart produksjon ca. 80 sekunder senere
Overspenningsvern beskytter ikke mot overspenninger
En interessant observasjon fra figuren over, er at overspenningsvernet ikke hjelper mot overspenninger. Det er solcelleanlegget selv som forårsaker overspenningene som fører til at anlegget blir kjørt ned. Dette gjør igjen at spenningen blir lav igjen, og anlegget kjører derfor opp igjen etter rundt 1 minutts nedetid, og forårsaker akkurat den samme overspenningen. I dette tilfellet var tripptiden til overspenningsvernet 10 minutter for moderate overspenninger (normal tripptid i Europa, hvor det stilles krav til langsomme spenningsvariasjoner målt som et 10 minutters gjennomsnitt, heller enn 1 minutts gjennomsnitt som brukes i Norge). I praksis betyr dette at det er overspenninger rundt 90 % av tiden – selv når det er et overspenningsvern som beskytter mot overspenninger.
Strengt talt burde overspenningsvernet vært stilt med 1 minutts tripptid heller enn 10 minutter, ettersom krav til langsomme spenningsvariasjoner stilles som målt over ett minutt i Norge. Likevel ville dette kun gitt en beskyttelse ca. 50 % av tiden. Anlegget har riktignok et mer hurtigvirkende overspenningsvern som kobler ut momentant, men dette brukes normalt på høyere spenninger for å tillate moderate og kortvarige variasjoner uten at anlegget kobler ut. Problemet her er at variasjonene ofte er stasjonære, siden de er forårsaket av anlegget selv. Ekstra irriterende er det for kunden at han både får høy spenning, og at han mister mye av produksjonen siden anlegget kjører ned.
Nettplanlegging er viktig
I praksis viser dette at det er i nettplanleggingen nettselskapene må sikre at det ikke oppstår overspenninger, og at de ikke kan lene seg på overspenningsvernene. Dette kan være utfordrende, fordi det ikke er usikkert hva spenningen er i et område før det tilknyttes distribuert produksjon. Nettselskapene vil kunne bruke spenningsmålinger fra AMS til å få bedre oversikt over spenningsforholdene i nettet, men fram til da kan det være utfordrende for nettselskap å vite nøyaktig hvor mye produksjon de kan tillate tilknyttet i spesifikke case (også kalt tilknytningskapasitet).
Vurderingene til installatørene viser forøvrig også at å tillate spenninger opp mot 253 V ikke er ønskelig, og en dermed bør ta en viss sikkerhetsmargin til dette i nettplanleggingen. Hvor stor denne bør være er diskutabelt.
Behov for klare retningslinjer
I tilfellet presentert i denne artikkelen, hadde nettselskapet vært tydelige på at de stilte krav til bruk av VDE 4105. Installatøren ble derfor bedt om å endre innstillingene i omformeren. Dette er nå gjort, og en regner med at dette har løst problemene med utkoblingen kunden erfarte. I dette tilfellet vil heller ikke kunden få så høye spenninger at det er forventet problemer med annet utstyr.
I andre tilfeller kan det være mer uklart – kanskje sier nettselskapet at de bruker både REN 340 serien, og f.eks. EN 50438. Kanskje også noen nettselskap stiller krav til bruk av REN, men i nettplanleggingen tillater spenningsstigning nær 10 %. I andre tilfeller har ikke nettselskapet tenkt på muligheten for spenningsstigning i det hele tatt. I slike tilfeller vil en kunne få overspenningsvern som kobler ut anlegget, og kunden dermed får tapt produksjon. Case som dette kan forøvrig gå udetektert – kunden hadde i tilfellet presentert i denne artikkelen ikke merket at anlegget skrudde seg av med jevne mellomrom på enkelte dager.
Det er med andre ord viktig at nettselskap har god kontroll på hvilke krav de stiller, hvilke standarder de bruker, at dette er de samme kravene de bruker i nettplanlegging internt, og at de er tydelige ovenfor installatører om kravene sine. De kan heller ikke regne med at overspenningsvernet beskytter mot overspenninger forårsaket av anleget selv, i hvertfall ikke slik overspenningsvernene fungerer idag. Og ikke minst: De må være klar over at installatører kan ha gjort egne vurderinger, som ikke nødvendigvis samstemmer med nettselskapets krav. Dette er det til syvende og sist kunden som får lide for – som i så fall må ta opp saken med leverandøren av anlegget.
Se også: Ressursside for solkraft og hva PQA kan tilby innen distribuert produksjon.