Das österreichische Übertragungsnetz der Zukunft

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1 Das österreichische Übertragungsnetz der Zukunft Herwig

2 Problemstellung Stochastische fluktuierende Einspeisung, Prognoseunschärfe bei Wind- und Photovoltaik Geringe Volllaststunden (PV 800 h, Wind 2100 h) Schwache Korrelationen zwischen Verbrauch und Erzeugung zukünftige Netzbelastung? Korrelationskoeffizienten zwischen Verbrauch und Erzeugung Verbraucher therm. Erzeugung ~ 0,6 Verbraucher Pumpspeicher ~ 0,6 Verbraucher Windeinspeisung ~ 0,0 Korrelationskoeffizienten von Windparks Windparks (Distanz < 60 km) > 0,85 2

3 Leistung vs. Energie Unterschiedliche Kraftwerkstypen weisen unterschiedliche Benutzungsdauern T (Voll-Laststunden) auf. Wjahr T P inst Damit lässt sich ein Zusammenhang zwischen maximal zu erwartender Leistung und Jahresenergie herstellen. Für die Netzauslegung ist die Leistung maßgeblich Typische Benutzungsdauern: Laufwasserkraftwerke Speicherkraftwerke Therm. Kraftwerke Windenergie Photovoltaik 5600 h 1600 h 4100 h 2100 h h 3

4 Wind / Photovoltaik / Last Notwendigkeit der Energiespeicherung, Ausgleichsenergie zukünftige Netzbelastung? Netzlast Quelle: Oehsen et al., IEWT 2010 Differenz zu Erzeugung aus: PV: Wind onshore: Wind offshore: Wasserkraft: Biomasse: Geothermie: 34 GW 39 GW 37 GW 5 GW 9 GW 5 GW 4

5 Energiespeicherung Technologie Lade/Entladewirkungsgrad Pumpspeicherkraftwerke % Compressed Air Energy Storage (?)% Wasserstoff % Blei-Akku % Li-Ionen-Akku % Quelle: IFEU Heidelberg 2010 Elektromobilität und dezentrale Energie-Speichermöglichkeit Ausmaß der tatsächlichen Verfügbarkeit am Netz (Gleichzeitigkeitsfaktor ~ 0,4 [Bunk 2010]) Reale geographische Verteilung? Verträglichkeit zwischen der Dienstleistung volle Batterie in der Früh und Fahrplan als Energiespeicher für Netz? Lade/Entladegeschwindigkeit bzw. Lade/Entladeleistung? 5

6 Szenario 2050 Ermittlung der Belastung des österreichischen Übertragungsnetzes für ein alternatives Energieaufbringungsszenario (Zieljahr 2050) Daten basieren auf Ausbauszenario Green, entwickelt vom Institut für und Energiewirtschaft der TU Wien im Rahmen des EU FP7-Projekts SUSPLAN Pumpspeicherung für Nordeuropa, Steigerung der Import/Exportleistung bis auf auf den 2-fachen Wert von

7 Rechenmethode Probabilistische Lastflussverfahren Ursprünglich Anwendung zur Berücksichtigung von Unsicherheiten in der Lastprognose, jetzt Erweiterung auf Einspeiseprognose Gute Modellierung der stochastischen Fluktuation von Windeinspeisung Vermeidung subjektiver Szenarienauswahl, automatische Berücksichtigung von Extremfällen Repräsentative Ergebnisse mit vertretbarem Rechenaufwand 7

8 Systemgrenzen der Modellbildung Detaillierte Nachbildung des östlichen österreichischen Übertragungsnetzes 8

9 Szenario V V V3 Leitung in Nähe von Speicherkraftwerken 2009 vs P in MW 500 V1-V3: unterschiedliche Import/Export-Varianten

10 Szenario g V V V3 Leitung in Nähe von Windpark 2009 vs V1-V3: unterschiedliche Import/Export-Varianten P in MW

11 Szenario 2050 geringe Überlastung massive Überlastung Problemzonen im Österreichischen Übertragungsnetz 2050, Variante V3 Grün: Wind-Kraftwerke Gelb: therm. Kraftwerke Blau: Pumpsp-Kraftwerke 11

12 Smart Transmission Grid Vermehrter Einsatz lastflussregelnder Elemente im Drehstromnetz (z.b. Phasenschiebertransformatoren), optimale Ausnutzung der Netze in eng vermaschten Systemen Grenzüberschreitende Koordination der Regelung Einsatz von Wide Area Monitoring und Wide Area Control Systemen Netzverstärkung durch Einsatz von Hochtemperaturseilen Adaptive Festlegung der thermischen Grenzen Trotzdem Ausbau im Übertragungsnetz notwendig, Verstärkung der Anbindung von Speicherkraftwerken 12

13 Super Grid Quelle: Czisch 2005 Quelle: Energynautics

14 Super Grid Überregionaler Transport zwischen Erzeugung, Verbrauch und Speicher Technische Ausführung als Hochspannungsgleichstromnetz (± 800 kv) Offene Fragen: Anzahl und Positionierung der Anknüpfungspunkte an das unterlagerte Drehstromnetz Zuverlässigkeit der Gleich/Wechselrichter Verantwortung für Betrieb und Regelung des Netzes 14

15 Schlussfolgerungen Netztechnische Herausforderungen: Zunahme von Einspeisern mit geringeren Volllaststunden und daher überproportionale Zunahme an installierter Leistung Schlechte Korrelation zwischen Einspeisung und Last Transport zwischen Erzeugern, Speichern und Verbrauchern Netzseitige Maßnahmen: Vermehrter Einsatz lastflussregelnder Elemente (smart transmission grid) Netzverstärkung und ausbau im Übertragungsbereich: mittelfristig im Bereich des konventionellen Drehstromnetzes langfristig ein überlagertes europäisches Hochspannungs- Gleichstromnetz (HVDC-Supergrid)? 15