Netzersatzanlage für die Notfall-Stromversorgung

Statistiken belegen, dass die Dauer von Stromausfällen in Deutschland immer weiter zurückgeht. Waren es im Jahr 2006 noch über 20 Minuten, musste jeder Deutsche 2019 im Durchschnitt nur 12,2 Minuten auf elektrische Energie verzichten. In Krankenhäusern, Datenzentren und öffentlichen Gebäuden kann selbst das ausreichen, um schwerwiegende Schäden anzurichten.

Netzersatzanlagen, bestehend aus Motor, Generator und Pufferbatterie, schützen davor. Sie stellen im Notfall die Stromversorgung sicher und sind in bestimmten Bereichen gesetzlich vorgeschrieben. Mehr über Aufgabe, Funktion und Aufbau einer Netzersatzanlage.

Starkstromgenerator

Die Themen im Überblick

Eine Netzersatzanlage hält die Stromversorgung aufrecht

In Krankenhäusern, Pflegeheimen oder anderen öffentlichen Gebäuden sinkt bei einem Stromausfall nicht nur der Wohnkomfort – oft sind Menschenleben in Gefahr. Denn elektrische Energie ist erforderlich, um medizinische, teils lebensnotwendige Geräte betreiben zu können. Ohne Strom funktionieren aber auch Beleuchtung, Lüftung und Heizung nicht. Lifte stehen still, Brandschutzanlagen fallen aus, Computer stürzen ab und Datenzentren können erhebliche Schäden davon tragen.

Eine Netzersatzanlage (NEA) soll all das verhindern. Denn dabei handelt es sich um ein Notstromaggregat, das die Stromversorgung in Gebäuden bei einer Versorgungsunterbrechung komplett ersetzt. Es ist zu jeder Zeit betriebsbereit und geht im Ernstfall automatisch oder manuell in Betrieb.

Mobile und stationäre Netzersatzanlagen sind verfügbar

Abhängig von der Nutzung eines Gebäudes kommen Netzersatzanlagen stationär oder mobil zum Einsatz. Fest installiert sind die Systeme üblicherweise in Krankenhäusern und anderen Bereichen, in denen ein Stromausfall schwerwiegende Folgen hätte. In privaten Haushalten, gewerblich genutzten Gebäuden oder Industrieanlagen lassen sich mobile Netzersatzanlagen mieten. Diese kommen nur im Notfall zum Einsatz und sind je nach Verfügbarkeit in wenigen Stunden lieferbar.

Funktionsweise und Aufbau einer Netzersatzanlage

Geht es bei einer Netzersatzanlage um die Funktionsweise, lässt sich diese am besten mit dem Aufbau erklären. Dieser besteht im Wesentlichen aus:

Notstromaggregat

Kühlsysteme

Kraftstofftank

USV-Batterieanlagen

Sicherheitstechnik

Überwachungstechnik

Netzanschluss

Motor und Generator sorgen in Einheit für Notstrom

Im Kern einer Netzersatzanlage sitzt ein Motor, der chemische Energie aus Kraftstoffen wie Diesel oder Heizöl in Bewegungsenergie umwandelt. Diese geht auf einen Generator über, der wiederum Strom erzeugt. Für die Versorgung sensibler elektronischer Geräte ist es wichtig, dass die elektrische Energie hohe Anforderungen erfüllt. So dürfen Spannung und Frequenz nicht schwanken, um Schäden auszuschließen. Das sicherzustellen ist die Aufgabe einer übergeordneten automatischen (AVR) oder elektronischen Regelung.

Netzersatzanlage

Kühlsystem führt Wärme der Motoren nach außen ab

Im Betrieb der Netzersatzanlage entsteht Wärme, die aus der Einheit abzuführen ist. Diese Aufgabe übernimmt ein Kühlsystem auf Basis von Luft oder Wasser. Bei luftgekühlten Notstromaggregaten drücken Ventilatoren Luft über den Motor, um Wärme wegzubekommen.

Mobiler Stromerzeuger in weiß

Damit die Anlagen nicht überhitzen, muss am Aufstellort ausreichend Frischluft zur Verfügung stehen. Ist das nicht der Fall, bieten sich wassergekühlte Netzersatzanlagen an. Hier strömt Wasser über Wärmeübertrager im Bereich des Motors, um die Wärme aufzunehmen, abzutransportieren und nach außen oder an ein anderes System abzugeben.

Kraftstofftank hält Energie für den Notstromeinsatz vor

Handelt es sich um eine mobile Netzersatzanlage zum Mieten, ist diese oft mit einem Tagestank ausgestattet. Dieser beinhaltet ausreichend Kraftstoff, um einige Stunden unabhängig zu laufen. Längere Einsatzzeiten und stationäre Anlagen erfordern größere Diesel- oder Heizölvorräte und damit auch einen größeren Tank. Dieser lässt sich fest installieren oder bedarfsgerecht mit mobilen Anlagen kombinieren.

USV-Batterien für die Anlaufzeit der Netzersatzanlage

Fällt der Strom aus, dauert es in der Regel nur 10 bis 12 Sekunden, bis automatisch startende Netzersatzanlagen in Betrieb sind und die Defizite ausgleichen. In sensiblen Bereichen wie Krankenhäusern oder Datenzentren ist es wichtig, auch diese Zeiten sicher zu überbrücken. Zum Einsatz kommen dabei Batterien als Puffer. Diese sind immer voll beladen und sichern auch beim Anlaufen der Netzersatzanlage die unterbrechungsfreie Stromversorgung (USV).

Sicherheitstechnik beugt Schäden an den Anlagen vor

Im Betrieb der Motoren von Netzersatzanlagen kann es genau wie in PKWs zu Störungen kommen, etwa bei fehlendem Öl oder bei zu stark steigenden Temperaturen. Um das schnell zu erkennen und Schäden zu verhindern, sind die Systeme mit Sicherheitstechnik ausgestattet. Diese überwacht beispielsweise den Öldruck, die Motortemperatur oder die Drehzahl und schaltet im Notfall ab.

Überwachungstechnik für Monitoring und Funktionskontrolle

Neben der Sicherheitstechnik sind zahlreiche Messsysteme vorhanden, mit denen Betreiber die Netzersatzanlagen kontrollieren. Dazu gehören beispielsweise Frequenzmesser, Volt- und Amperemeter sowie Betriebsstundenzähler. Letztere sind meist Pflicht, um die monatlichen Probebetriebszeiten nachweisen zu können. Darüber hinaus weisen Alarmsysteme optisch und akustisch auf eine Funktionsstörung hin.

Netzanschluss einer stationären oder mobilen Netzersatzanlage

Stromerzeuger

Der Netzanschluss erfolgt über einen sogenannten Netzanschluss-Punkt in der Hausanlage. Abhängig vom System ist Letztere so zu konzipieren, dass nur relevante Geräte und Anlagen mit Notstrom versorgt werden. Wichtig sind außerdem entsprechende Sicherungen. Welche Anforderungen hier bestehen (Sternpunkt-Erdung, Netzabfallrelais etc.) hängt von der installierten Hausanlage, den Anforderungen der Energieversorger und vom jeweiligen Netzersatzaggregat ab.

Kurzzeitparallelbetrieb mit dem Versorgungsnetz möglich

In der Regel arbeitet eine Netzersatzanlage alternativ zum Versorgungsnetz. Und zwar immer dann, wenn die Versorgung über Letzteres ausgefallen ist. Neben der sogenannten Schaltung ohne Kurzzeitparallelbetrieb ist unter Umständen auch die Schaltung mit Kurzzeitparallelbetrieb möglich, wie die folgende Tabelle zeigt.

Schaltung der NetzersatzanlageBeschreibung
Ohne KurzzeitparallelbetriebNEA arbeitet immer alternativ; bei der Umschaltung erfolgt eine allpolige Trennung zwischen Kunden- und VNB-Netz; Notstromaggregat speist keinen Strom in das VNB-Netz ein.
Mit KurzzeitparallelbetriebNEA arbeitet zur Synchronisierung kurzzeitig parallel zum VNB-Netz; Ausfälle und Schwankungen im Hausnetz bleiben aus; Parallelbetrieb nur für die Dauer der Synchronisierung (etwa 100 ms) und bei Einhaltung technischer Vorgaben (Spannungsdifferenz max. 10 %; Frequenzdifferenz max. 0,5 Hz, Phasenwinkeldifferenz max. 10°, automatischer Ablauf); allpolige Trennung zwischen Kunden- und VNB-Netz nach Synchronisierung.

Verschiedene Bauarten der Netzersatzanlagen

Netzersatzaggregate oder -anlagen (NEA) sind in unterschiedlichen Ausführungen erhältlich. So gibt es Systeme auf Transportrahmen, in Schutzgehäusen oder in Containern. Die folgende Tabelle gibt einen Überblick über verschiedene Ausführungsvarianten.

Bauart der NetzersatzanlageBeschreibung
auf TransportrahmenAlle Komponenten befinden sich auf einem transportablen Rahmen, wodurch die Aufstellung nur in wettergeschützten Innenbereichen möglich ist. Außerdem entstehen teils laute Betriebsgeräusche.
in Wetter- und SchallschutzgehäusenHier sind Netzersatzanlagen gekapselt. Die äußere Hülle schützt vor der Witterung und reduziert die Geräuschbelastung am Aufstellort. Infrage kommt die Ausführung bei kleinen und mittleren Leistungsbereichen.
in SpezialgehäusenNEA und USV-Anlage befinden sich beispielsweise auf Anhängern, damit sie sich bei Bedarf ohne zusätzliche Geräte wie Stapler oder Kräne von ein bis zwei Personen transportieren lassen. Die Kapselung der Anhänger bietet Witterungs- und Schallschutz. Auch diese Bauart ist für kleinere und mittlere Leistungsbereiche geeignet.
in ContainernAlle Komponenten der Netzersatzanlage befinden sich hier in einem stabilen und transportablen ISO-Container, der vor Witterung von außen und Schall von innen schützt. Geeignet sind die Container-Lösungen für große Leistungsbereiche.

Halb- oder vollautomatischer Netzersatz der Anlage

Notstromanlagen lassen sich manuell, halb- oder vollautomatisch starten. Ersteres ist am günstigsten und vor allem für mobile Systeme geeignet. Sichern die Lösungen sensible Netze gegen einen Ausfall ab, bieten vollautomatische Netzersatzanlagen den größten Komfort, sodass Nutzer nichts weiter unternehmen müssen. Halbautomatische Anlagen stellen einen Kompromiss dar. Hier sichern Pufferbatterien Stromausfälle ab. Das Notstromaggregat starten Nutzer selbst. Dazu haben sie je nach Auslegung bis zu 60 Minuten Zeit.

Typische Einsatzbereiche der Ersatzanlagen

Geht es um die Anwendung der Netzersatzanlagen, ist zwischen stationären und mobilen Einrichtungen zu unterscheiden.

Fest installierte Anlagen kommen zum Einsatz, wo Strom nicht ausfallen darf

Datenzentren, Krankenhäuser oder Pflegeeinrichtungen sind typische Beispiele für Anlagen, in denen selbst kurze Versorgungsunterbrechungen schwerwiegende Folgen haben können. Vom Ausfall industrieller Prozesse, über den Verlust wichtiger Daten bis hin zur Gefahr für Laib und Leben: Um all das zu verhindern, sind stationäre, fest installierte Netzersatzaggregate vorgeschrieben. Sie werden monatlich mit Lastbanken auf Herz und Nieren geprüft und oft sogar dauerhaft beheizt, um ein schnelles Anlaufen großer Motoren zu ermöglichen. Typische Einsatzgebiete für stationäre Netzersatzanlagen sind:

Krankenhäuser

Pflegeeinrichtungen

Daten- und Serverzentren

Kraftwerke

Umspannwerke

TV- und Radiosender

öffentliche Gebäude

Hochhäuser und Wohnkomplexe

Industrieanlagen

Mobile Anlagen kommen zum Einsatz, wenn ein Stromausfall akzeptabel ist

Mobile NEAs sind überall da im Einsatz, wo es nur selten zu Stromausfällen kommt, oder die Folgen gering sind. So ist es beispielsweise möglich, die Versorgung in Gewerbe- oder Wohngebäuden bei Bauarbeiten aufrechtzuerhalten. Das Gleiche gilt für Industriebetriebe, die über keine stationäre Anlage verfügen. Weitere Einsatzbereiche sind temporär aufgebaute Versorgungsnetze – etwa bei Veranstaltungen, Katastrophen oder in Krisengebieten. Typische Beispiele für mobile Netzersatzanlagen sind:

Gewerbe- und Industriegebiete

kleine und mittlere Wohngebäude

Zeitweise genutzte Gebäudekomplexe

Veranstaltungen abseits vom Netz

Katastrophen- und Krisengebiete

technische Anlagen (Bsp.: Wasseraufbereitung)

Das Besondere ist, dass Nutzer mobile Netzersatzanlagen mieten können. Sie reduzieren damit die Anschaffungskosten und müssen in Zeiten der Nichtnutzung kein Geld für Wartungsarbeiten und regelmäßige Funktionstests ausgeben.

Netzersatzanlagen mieten oder kaufen: Was ist besser?

Ist der Strom ausgefallen oder eine bestehende NEA defekt? In beiden Fällen ist schnelle Hilfe viel Wert. Denn stationäre Anlagen zu errichten, geht mit einem hohen Planungs-, Bau- und letztlich auch Investitionsaufwand einher. Mobile Netzersatzanlagen mieten heißt die Lösung, die schnell für Abhilfe sorgt. Mietsysteme sind kurzfristig im Einsatz und vergleichsweise günstig. Sie schaffen Zeit, bestehende Anlagen nachrüsten, reparieren oder komplett austauschen zu lassen, ohne auf den Notstrom zu verzichten. Typische Anwendungsfälle sind damit:

Aufbau temporäre Versorgungsnetze

Überbrücken spontaner Stromausfälle

Reparatur oder Austausch stationärer NEAs

Mietanlagen lohnen sich bei vorübergehender Nutzung

Auch bei Veranstaltungen oder für den Aufbau eines temporären Stromnetzes in Katastrophen- und Krisengebieten ist es von Vorteil, eine Netzersatzanlage zu mieten. Die Lösungen sind in vielen Leistungsbereichen erhältlich, ohne hohe Anschaffungskosten und schnell zu bekommen. Ein weiterer Vorteil: Anlagen- oder Netzbetreiber müssen sich in Nichtnutzungszeiten weder um Wartung noch um Lagerung kümmern. Genau wie Lieferung, Montage und Betrieb übernimmt der Vermieter dieser Aufgaben.

Die größten Vorteile einer Netzersatzanlage zum Mieten sind:

kurzfristige Einsatzbereitschaft

kein eigener Planungs-/Montageaufwand

Nutzung komplett gewarteter Anlagen

hohe Betriebssicherheit der Miet-NEAs

keine hohen Anschaffungskosten

24-Stunden-Service-Hotline bei Störungen

NEA kaufen kann sich in vielen Bereichen rentieren

Ist der Einsatz der NEA gesetzlich vorgeschrieben oder für den Betrieb einer Anlage besonders wichtig, lohnt es sich, diese zu kaufen. Hier zahlen Anlagenbetreiber anfänglich mehr, sparen im laufenden Betrieb aber häufig an Mietkosten. Vor allem dann, wenn das für Betrieb und Wartung erforderliche Personal bereits vorhanden ist.

NEA mieten: Der Ablauf Schritt für Schritt erklärt

NEA mieten

Wer eine Netzersatzanlage mieten möchte, wendet sich zunächst an einen Anbieter. Dieser nimmt die wichtigsten Betriebsdaten auf, stellt die passende Technik zusammen und kalkuliert ein Angebot. Nach der Beauftragung liefern Experten die Lösungen zum Einsatzort, wo sie bei Bedarf auch Montage und Anschluss übernehmen. Sie kümmern sich um die Wartung und bauen die Netzersatzaggregate samt Zubehör nach der Nutzungszeit wieder ab. Die folgende Übersicht zeigt, wie das Schritt für Schritt funktioniert.

01

Grunddaten für die Auslegung ermitteln:

Welchem Zweck dient die Anlage? Wie viele Geräte soll sie mit Strom versorgen? Wo erfolgt die Aufstellung? Welche Bedingungen herrschen am Aufstellort und wann ist der Einsatz geplant? All diese Fragen sollten Anlagenbetreiber klären, bevor sie eine Netzersatzanlage mieten.

02

Passende Anlage mit Vermieter suchen:

Mit Informationen zu den wichtigsten Rahmenparametern wenden sich potenzielle Mieter nun an einen Anbieter der Mietanlagen. Dieser nimmt fehlende Betriebsdaten auf und hilft, das passende Gerät und das benötigte Zubehör auszuwählen.

03

Angebot anfordern, prüfen und vergleichen:

Steht das Technik-Paket, geht es an die Kalkulation. Vermieter berücksichtigen dabei die benötigte Hardware, die gewünschten Service-Leistungen und die geplante Einsatzzeit. Sie erstellen ein Angebot, das potenzielle Mieter genau prüfen, unter Umständen vergleichen und letztlich annehmen.

04

Lieferung und Anschluss der Netzersatzanlage:

Auf die Beauftragung folgt die Lieferung. Kleine mobile Netzersatzanlagen zum Mieten können Nutzer oft selbst abholen, bei größeren übernimmt der Anbieter diese Aufgaben. Er baut die Technik bei Bedarf auf und kümmert sich um den fachgerechten Anschluss.

05

Betrieb mit Wartungs- und Kraftstoffservice:

Auch im Betrieb bieten NEA-Vermieter viele Service-Leistungen. Sie kümmern sich beispielsweise um die Wartung und sorgen dafür, dass der Kraftstoffvorrat nicht zur Neige geht.

06

Abbau und Abtransport der Versorgungstechnik:

Möchten Anlagenbetreiber die Netzersatzanlage nicht mehr mieten, kümmern sich Anbieter um den Rückbau. Sie trennen die Technik fachgerecht vom stationären Netz, demontieren die einzelnen Anlagenteile und kümmern sich um den Abtransport.

Netzersatzaggregate: Preise sind individuell zu bestimmen

Wie viel eine Netzersatzanlage kosten kann, lässt sich nicht pauschal beurteilen. Denn hier haben viele Faktoren einen großen Einfluss. Preis-Entscheidend ist dabei erst einmal die gewünschte Leistung. Aber auch das gebuchte Zubehör, die gewünschten Service-Leistungen und die Mietzeit wirken sich stark auf die Kosten aus. Sicherheit verschafft daher nur ein individuelles Angebot.

Häufig gestellte Fragen

Was ist eine Netzersatzanlage?

Bei Netzersatzanlagen (auch NEAs) handelt es sich um Stromerzeuger, die das Netz der Versorgungsnetzbetreiber ersetzen, wenn die Stromversorgung ausfällt. Sie sind in Krankenhäusern, öffentlichen Gebäuden und großen Wohngebäuden teilweise Pflicht, um lebenswichtige Technik oder Notfallsysteme auch ohne Strom aus dem Netz sicher betreiben zu können.

Wann kommen Netzersatzanlagen zum Einsatz?

Stationäre NEAs finden sich in Gebäuden und Anlagen, bei denen Stromausfälle nicht akzeptabel sind. Beispiele dafür sind Krankenhäuser, Pflegeeinrichtungen, Hochhäuser und Kraftwerke. Mobile Netzersatzaggregate ersetzen stationäre bei Reparatur-, Nach- oder Umrüstarbeiten. Sie sind aber auch in temporären Netzen im Einsatz. Darüber hinaus eignen sich mobile NEAs für die bedarfsgerechte Versorgung von Gebäuden, in denen ein Stromausfall akzeptabel ist.

Welche Vorteile hat eine Netzersatzanlage zum Mieten?

Mietanlagen sind immer top gewartet. Sie sind schnell einsatzbereit und ohne hohe Anschaffungskosten nutzbar. Ein weiterer Vorteil ist der vergleichsweise sichere und effiziente Betrieb. Außerdem profitieren Mieter auf Wunsch von vielen Service-Leistungen. Sie müssen sich weder um Lieferung noch um Montage kümmern und haben im Notfall immer technische Betreuung.

Autor: Marc Bode

Marc Bode

Marc ist Geschäftsführer bei Deutsche Thermo. Er arbeitet seit 2009 in der Energiebranche und hat seine Ausbildung bei einem Anbieter für Flüssiggas gemacht. Seitdem war der Experte für Wärme- und Kältetechniken in vielen verschiedenen Funktionen tätig und hat 2020 Deutsche Thermo gestartet.