Die zunehmende Bedeutung der Spannungsqualität in der Energieversorgung, insbesondere durch
die Energiewende und den daraus folgenden verstärkten Einsatz von Leistungselektronik in
Bauprojekten, stellt Elektrizitätsversorgungsunternehmen und auch Gebäudetechnikplaner:innen vor
neuen Herausforderungen. Netzrückwirkungen, verursacht durch den vermehrten Einsatz dieser
Technologien, beeinflussen die Spannungsqualität erheblich. In aktuellen Gebäudetechnikprojekten
werden die Planer:innen selten mit diesem Thema konfrontiert. Wenn überhaupt, dann treten
Funktionsstörungen erst im Betrieb auf und allfällige Verstösse gegen Vorgaben der Netzbetreiber
werden nicht erfasst und selten geahndet.
Die Bauherrschaft erwartet, dass sämtliche Gebäudetechnikanlagen in Einklang mit dem aktuellen
Stand der Technik und den gesetzlichen Bedingungen erstellt werden. Falls Systeme und Anlagen
möglicherweise gegen geltende Vorschriften verstossen, so sind bereits in der Projektierungsphase
geeignete Massnamen zu treffen, so dass erstens die möglichen Kosten in der Ausschreibungsphase
berücksichtigt werden können und zweitens ressourcenschonende Anpassungen noch erfolgen
können.
Um präventive Massnahmen anwenden zu können, benötigen Planer:innen grundlegende Kenntnisse
und praxisnahe Anwendungshilfen. Die vorliegende Arbeit erläutert die Thematiken
Spannungsqualität und Netzrückwirkungen mithilfe entsprechender elektrotechnischer Grundlagen.
Für sämtliche Formen von Netzrückwirkungen, die durch ein Planungsteam berücksichtigt werden
können, werden sowohl die Ursachen als auch die Folgen innerhalb der Gebäudetechnikinstallation
erklärt. Zusätzlich werden geltende Normen und Richtlinien sowie Zuständigkeitsbereiche aufgezeigt
und die Herausforderungen mit alternativen Anschlussmodellen (ZEV) angedeutet. Auf Basis der
elektrotechnischen Grundkenntnisse und den aktuell vorhandenen Beurteilungsmethoden wird ein
Beurteilungsschema erarbeitet, welches eine Berücksichtigung von Netzrückwirkungen ab der
Projektierungsphase ermöglicht. Durch die Anwendung dieses Schemas erkennen Planer:innen, ob
zusätzliche Massnahmen notwendig werden. Es werden Einflussmöglichkeiten im Bereich der
Erschliessungsstruktur, des Beschaffungsprozesses und in Form von aktiven Massnahmen erläutert.
Diese werden mit Beispielen erklärt und nach ihrer Umsetzbarkeit, der Wirtschaftlichkeit und der
Priorität bewertet.
Die technischen Grundlagen und Funktionsweisen, das Beurteilungsschema und die Massnahmen
sind in einer Planungshilfe zusammengefasst und aufbereitet. Die Wirksamkeit der Planungshilfe ist
mit zwei konkreten Gebäudetechnikprojekten überprüft und bewertet worden. Die Herausforderung
in der Anwendung liegt nicht, wie erwartet in der Umsetzung der verschiedenen Massnahmen,
sondern vielmehr in der Erkennung von möglichen Risiken und Auswirkungen. Eine Beurteilung von
Netzrückwirkungen vor erfolgten Installationen mit Annahmen, Abschätzungen und Berechnungen
kann nur bedingt erfolgreich sein. Im Vergleich zu ähnlichen Beurteilungen, wie beispielsweise die
Berechnung von Kurzschlussströmen für die Einhaltung von Abschaltzeiten, sind deutlich mehr
Einflussfaktoren vorhanden. Angefangen bei den genauen Produktangaben, welche in der
Projektierungsphase meistens noch nicht vorliegen, bis hin zur Kenntnis der Störbehaftung des
Verteilnetzes.
Trotzdem liefern die Erkenntnisse aus der vorliegenden Arbeit, welche in der Planungshilfe
konzentriert sind, eine solide Grundlage für die Diskussion von Spannungsqualität und
Netzrückwirkungen in Gebäudetechnikprojekten. Die Planer:innen können so die vorhandenen
Wissenslücken schliessen und einfache Abschätzungen tätigen. Zudem kennen sie mögliche Ansätze,
um Netzrückwirkungen positiv zu beeinflussen.
The increasing importance of power quality in energy supply, particularly due to the energy transition
and the consequent increased use of power electronics in construction projects, presents new
challenges to electricity supply companies and building technology planners. System perturbations,
caused by the increased use of these technologies, significantly influences power quality. In current
construction projects, planners are rarely confronted with this issue. If at all, malfunctions only occur
during operation, and any violations of grid operator requirements are not recorded and rarely
penalized. Clients expect all building technology systems to be built in accordance with current
technological standards and legal requirements. If systems and installations may potentially violate
applicable regulations, appropriate measures must be taken during the planning phase so that
potential costs can be considered during the tendering phase and resource-efficient adjustments can
still be made.
To implement preventive measures, planners need basic knowledge and practical application aids.
This thesis explains the topics of power quality and network feedback using relevant electrical
engineering fundamentals. For all forms of system perturbations that can be considered by a
planning team, both the causes and the consequences within the building technology installation are
explained. Based on the electrical engineering basics and the currently available assessment
methods, an evaluation scheme is developed that enables consideration of system perturbations
from the planning phase onwards. Influence possibilities in development structure, procurement
process, and in the form of active measures are explained. The technical basics and functions, the
evaluation scheme, and the measures are summarized and processed in a planning aid. The
effectiveness of the planning aid has been tested and evaluated. The challenge in application lies not,
as expected, in the implementation of the various measures, but rather in recognizing possible risks
and impacts. An assessment of system perturbations before installations with assumptions,
estimates, and calculations can only be successful to a limited extent.
Nevertheless, the findings from this work, concentrated in the planning aid, provide a solid
foundation for discussing power quality and system perturbations in building technology projects.
Planners can thus close existing knowledge gaps and make simple estimates. They also know
possible approaches to positively influence system perturbations.
Die zunehmende Bedeutung der Spannungsqualität in der Energieversorgung, insbesondere durch
die Energiewende und den daraus folgenden verstärkten Einsatz von Leistungselektronik in
Bauprojekten, stellt Elektrizitätsversorgungsunternehmen und auch Gebäudetechnikplaner:innen vor
neuen Herausforderungen. Netzrückwirkungen, verursacht durch den vermehrten Einsatz dieser
Technologien, beeinflussen die Spannungsqualität erheblich. In aktuellen Gebäudetechnikprojekten
werden die Planer:innen selten mit diesem Thema konfrontiert. Wenn überhaupt, dann treten
Funktionsstörungen erst im Betrieb auf und allfällige Verstösse gegen Vorgaben der Netzbetreiber
werden nicht erfasst und selten geahndet.
Die Bauherrschaft erwartet, dass sämtliche Gebäudetechnikanlagen in Einklang mit dem aktuellen
Stand der Technik und den gesetzlichen Bedingungen erstellt werden. Falls Systeme und Anlagen
möglicherweise gegen geltende Vorschriften verstossen, so sind bereits in der Projektierungsphase
geeignete Massnamen zu treffen, so dass erstens die möglichen Kosten in der Ausschreibungsphase
berücksichtigt werden können und zweitens ressourcenschonende Anpassungen noch erfolgen
können.
Um präventive Massnahmen anwenden zu können, benötigen Planer:innen grundlegende Kenntnisse
und praxisnahe Anwendungshilfen. Die vorliegende Arbeit erläutert die Thematiken
Spannungsqualität und Netzrückwirkungen mithilfe entsprechender elektrotechnischer Grundlagen.
Für sämtliche Formen von Netzrückwirkungen, die durch ein Planungsteam berücksichtigt werden
können, werden sowohl die Ursachen als auch die Folgen innerhalb der Gebäudetechnikinstallation
erklärt. Zusätzlich werden geltende Normen und Richtlinien sowie Zuständigkeitsbereiche aufgezeigt
und die Herausforderungen mit alternativen Anschlussmodellen (ZEV) angedeutet. Auf Basis der
elektrotechnischen Grundkenntnisse und den aktuell vorhandenen Beurteilungsmethoden wird ein
Beurteilungsschema erarbeitet, welches eine Berücksichtigung von Netzrückwirkungen ab der
Projektierungsphase ermöglicht. Durch die Anwendung dieses Schemas erkennen Planer:innen, ob
zusätzliche Massnahmen notwendig werden. Es werden Einflussmöglichkeiten im Bereich der
Erschliessungsstruktur, des Beschaffungsprozesses und in Form von aktiven Massnahmen erläutert.
Diese werden mit Beispielen erklärt und nach ihrer Umsetzbarkeit, der Wirtschaftlichkeit und der
Priorität bewertet.
Die technischen Grundlagen und Funktionsweisen, das Beurteilungsschema und die Massnahmen
sind in einer Planungshilfe zusammengefasst und aufbereitet. Die Wirksamkeit der Planungshilfe ist
mit zwei konkreten Gebäudetechnikprojekten überprüft und bewertet worden. Die Herausforderung
in der Anwendung liegt nicht, wie erwartet in der Umsetzung der verschiedenen Massnahmen,
sondern vielmehr in der Erkennung von möglichen Risiken und Auswirkungen. Eine Beurteilung von
Netzrückwirkungen vor erfolgten Installationen mit Annahmen, Abschätzungen und Berechnungen
kann nur bedingt erfolgreich sein. Im Vergleich zu ähnlichen Beurteilungen, wie beispielsweise die
Berechnung von Kurzschlussströmen für die Einhaltung von Abschaltzeiten, sind deutlich mehr
Einflussfaktoren vorhanden. Angefangen bei den genauen Produktangaben, welche in der
Projektierungsphase meistens noch nicht vorliegen, bis hin zur Kenntnis der Störbehaftung des
Verteilnetzes.
Trotzdem liefern die Erkenntnisse aus der vorliegenden Arbeit, welche in der Planungshilfe
konzentriert sind, eine solide Grundlage für die Diskussion von Spannungsqualität und
Netzrückwirkungen in Gebäudetechnikprojekten. Die Planer:innen können so die vorhandenen
Wissenslücken schliessen und einfache Abschätzungen tätigen. Zudem kennen sie mögliche Ansätze,
um Netzrückwirkungen positiv zu beeinflussen.
The increasing importance of power quality in energy supply, particularly due to the energy transition
and the consequent increased use of power electronics in construction projects, presents new
challenges to electricity supply companies and building technology planners. System perturbations,
caused by the increased use of these technologies, significantly influences power quality. In current
construction projects, planners are rarely confronted with this issue. If at all, malfunctions only occur
during operation, and any violations of grid operator requirements are not recorded and rarely
penalized. Clients expect all building technology systems to be built in accordance with current
technological standards and legal requirements. If systems and installations may potentially violate
applicable regulations, appropriate measures must be taken during the planning phase so that
potential costs can be considered during the tendering phase and resource-efficient adjustments can
still be made.
To implement preventive measures, planners need basic knowledge and practical application aids.
This thesis explains the topics of power quality and network feedback using relevant electrical
engineering fundamentals. For all forms of system perturbations that can be considered by a
planning team, both the causes and the consequences within the building technology installation are
explained. Based on the electrical engineering basics and the currently available assessment
methods, an evaluation scheme is developed that enables consideration of system perturbations
from the planning phase onwards. Influence possibilities in development structure, procurement
process, and in the form of active measures are explained. The technical basics and functions, the
evaluation scheme, and the measures are summarized and processed in a planning aid. The
effectiveness of the planning aid has been tested and evaluated. The challenge in application lies not,
as expected, in the implementation of the various measures, but rather in recognizing possible risks
and impacts. An assessment of system perturbations before installations with assumptions,
estimates, and calculations can only be successful to a limited extent.
Nevertheless, the findings from this work, concentrated in the planning aid, provide a solid
foundation for discussing power quality and system perturbations in building technology projects.
Planners can thus close existing knowledge gaps and make simple estimates. They also know
possible approaches to positively influence system perturbations.