Netzintegration von Windenergieanlagen in Nord-Ost Deutschland

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1 Netzintegration von Windenergieanlagen in Nord-Ost Deutschland Prof. Dr.-Ing. Harald Schwarz Geschäftsführender Direktor CEBra Centrum für Energietechnologie Brandenburg BTU Cottbus

2 1 Motivation CO 2 mit ohne Mit freundlicher Genehmigung des PIK-Potsdam Institut für Klimafolgenforschung, Prof. Stock

3 1 Motivation - Reduzierung des Stromverbrauches (Energieeffizienz) - verstärkte Nutzung der Kernenergie - Entwicklung von Verfahren zur CO 2 -emissionsfreien Kohleverstromung (z.b. Oxyfuel-Verfahren) 00:00 02:24 04:48 07:12 09:36 12:00 14:24 16:48 19:12 21:36 00:00 1,0 Juni-Tag 0,9 Dezember-Tag - Nutzung regenerativer Energiequellen0,7 für die Stromerzeugung P/Pmax 0,8 0,6 0,5 0,4 0,3 * Wasser * Biomasse * Solarthermie * Photovoltaik Fokus im * Windenergie weiteren Vortrag 0,2 0,1 0,0 00:00 02:24 04:48 07:12 09:36 12:00 14:24 16:48 19:12 21:36 00:00

4 2 Physikalisch technische Randbedingungen der Stromversorgung Strommäßig überlastete Leitungen werden sofort abgeschaltet Im Gegensatz zu allen anderen Energieträgern (z.b. auch Gas) ist Strom in großem Maßstab nicht speicherbar Die Erzeugung im Kraftwerk muss somit minuten-genau dem Verbrauch folgen. Liberalisierung des Strommarktes (unbundling) EEG (Vorrang für Einspeisung aus erneuerbaren Quellen)

5 3 Herausforderungen im nord-ostdeutschen Stromnetz Nord-West-Region Nord-Ost-Region -Fläche 39,7 % -Einwohner 51,5 % -Windleistung 55,0 % -Fläche 30,4 % -Einwohner 20,1 % -Windleistung 41,4 % kw/qkm kw/te kw/qkm kw/te Süd-Region -Fläche 29,9 % -Einwohner 28,4 % -Windleistung 3,6 % kw/qkm kw/te

6 3 Herausforderungen im nord-ostdeutschen Stromnetz Netzhöchstlast ca MW Netzschwachlast ca MW Kraftwerke in der VE-T Regelzone (P inst in MW) Spannungsebene (kv) 380/ Thermisch ~ ~ Pumpspeicher KW ~ ~ 500 Wind-KW ~ 780 ~ Photovoltaik 0 ~ 300 Biomasse, andere ~ 20 ~ Total ~ ~ Total ~

7 3 Herausforderungen im nord-ostdeutschen Stromnetz Anteil der regenerativen Energien im Netzgebiet der E.ON edis (rechnerischer Anteil EEG zu Netzabsatz) Netzabsatz Einspeisung aus Regenerativer Erzeugung Bundesdeutscher Durchschnitt 15 % 5,9 % 8,3 % 11 % 17 % 23 % 30 % 34 % 35 % 46 % 55 % 23 % % Prog Neu EEG Novelle 30 % 20 % Ziel der Bundesregierung bis entnommen aus Vortrag Herr Dubberstein zur Weiterentwicklung der Energiestrategie Brandenburg

8 3 Herausforderungen im nord-ostdeutschen Stromnetz Mit freundlicher Genehmigung der 50 Hertz-Transmission GmbH

9 4 Handlungsoption Netzausbau Netzstudie Brandenburg ( ) 110-kV-Netz E.ON edis AG (Netzgebiet Brandenburg)

10 4 Handlungsoption Netzausbau Netzstudie Brandenburg ( ) Zzgl. bis zu 600 km zusätzliche 400 kv Leitungen von 50 Hertz-Transmission in Brandenburg 686 km 831 km 145 km Leitungsneubau 110 / 380 kv in Brandenburg

11 4 Handlungsoption Netzausbau Netzstudie Brandenburg ( ) Zzgl. bis zu 600 km zusätzliche 400 kv Leitungen von 50 Hertz-Transmission in Brandenburg Aktualisierung der Netzstudie bis Frühjahr km 831 km 145 km Leitungsneubau 110 / 380 kv in Brandenburg

12 4 Handlungsoption Speicher Netzstudie Brandenburg ( ) Elektrisches Netz kv Windpark mit ca MW installierter Leistung PKW WKA WKA WKA WKA Elektrolyseur WKA WKA WKA WKA GuD Anlage WKA WKA WKA WKA Verbundnetz Gas Kohlevergasung Biogas Biogas Biogas Importgas Braunkohle Grundkonzept beim Aufbau eines Hybrid-Kraftwerkes

13 4 Handlungsoption Speicher Netzstudie Brandenburg ( ) Elektrisches Netz kv Windpark mit ca MW installierter Leistung PKW WKA WKA WKA WKA Elektrolyseur Pilotanlage 6 MW in GuD Anlage der WKA WKA WKA WKA Verbundnetz Gas Kohlevergasung Uckermark sowie Wasserstoff WKA WKA WKA WKA -Zentrum an der BTU Importgas im Braunkohle Bau Biogas Biogas Biogas Grundkonzept beim Aufbau eines Hybrid-Kraftwerkes

14 4 Handlungsoption Speicher e-solcar ( ) Leitprojekt Berlin-Brandenburg Orkantief Emma : Windeinspeisung in der Regelzone VE Transmission Leistung [MW] Entspricht 420 GWh Größter deutscher Pumpspeicher (Goldisthal) 8 GWh Gesamte Speicherkapazität VE-T Gebiet 20 GWh :15 06:15 12:15 18:15 00:15 06:15 12:15 18:15 00:15 06:15 12:15 18:15 Datum Windist VE-T Windprognose VE-T Vortag Windist D Windprognose D Vortag

15 4 Handlungsoption Speicher e-solcar ( ) Leitprojekt Berlin-Brandenburg Orkantief Emma : Windeinspeisung in der Regelzone VE Transmission Leistung [MW] :15 06:15 12:15 18:15 00:15 06:15 12:15 Datum Entspricht 420 GWh Größter deutscher Pumpspeicher (Goldisthal) 8 GWh Gesamte Speicherkapazität VE-T Gebiet 20 GWh 8 Millionen Elektrofahrzeuge (alle KFZ in Ost-Deutschland) mit 20 kwh Speicherbatterie bringen 40 GWh unter der Annahme, dass 50 % der Fahrzeuge gerade am Netz sind und noch einen Ladehub von 50 % haben (200 GWh bei 100 kwh Batterie) 18:15 00:15 06:15 12:15 18:15 Windist VE-T Windprognose VE-T Vortag Windist D Windprognose D Vortag

16 4 Handlungsoption Speicher e-solcar ( ) Leitprojekt Berlin-Brandenburg Abschätzung für die Stadt Cottbus ( Einwohner) Max. installierbare PV-Leistung: Max. Ladeleistung E-Mobility: Höchste derzeitige Netzlast: ca. 200 MW MW ca. 60 MW Projekt e-solcar Solartankstelle mit Photovoltaik (100 kw) und stationärer Batterieanlage (500 kwh) Solar Energy Research Field (MWFK) Flottenversuch Elektrofahrzeuge (50 Fahrzeuge) und Ladeinfrastruktur (100 Ladesäulen) e-solcar Projekt (MWE)

17 4 Handlungsoption Speicher e-solcar ( ) Leitprojekt Berlin-Brandenburg Projektpartner: - Vattenfall Europe Generation * DEKRA Fahrzeugtestzentrum am Lausitzring - German E Cars 30 Opel Corsa * Opel (PKW) * Mercedes Benz (Transporter) - BTU Cottbus * Vattenfall Europe NetCom * 50 Hertz Transmission * Energieversorgung Cottbus 17 Mercedes Sprinter Förderndes Ministerium - Wirtschaftsministerium Brandenburg Wissenschaftsministerium Brandenburg 4 Geländefahrzeuge

18 4 Handlungsoption Speicher e-solcar ( ) Leitprojekt Berlin-Brandenburg Projektpartner: Umbau auf Elektroantrieb - Vattenfall Europe Generation * DEKRA Fahrzeugtestzentrum am Lausitzring - German E Cars 30 Opel Corsa * Opel (PKW) * Mercedes Benz (Transporter) Umbau auf Elektroantrieb - BTU Cottbus bzw. Range-Extender Betrieb * Vattenfall Europe NetCom * 50 Hertz Transmission * Energieversorgung Cottbus 17 Mercedes Sprinter Förderndes Ministerium - Wirtschaftsministerium Umbau von Brandenburg Hybrid auf PlugWissenschaftsministerium Brandenburg In Hybrid 4 Geländefahrzeuge

19 4 Handlungsoption Speicher e-solcar ( ) Leitprojekt Berlin-Brandenburg Ladestationen e-solcar - BTU Campus ca. 15 Säulen Neubau Energiezentrum PV Anlage 100kW peak 15 Opel Corsa Batterie 500 kwh 1 BTU Versuchsfahrzeug

20 4 Handlungsoption Speicher e-solcar ( ) Leitprojekt Berlin-Brandenburg Ansteuerung von der Netzleitstelle 50Hz-T in Berlin Ladestationen e-solcar - BTU Campus ca. 15 Säulen Neubau Energiezentrum PV Anlage 100kW peak 15 Opel Corsa Bi-direktionaler Lader 1 BTU Versuchsfahrzeug Bi-direktionaler Lader Batterie 500 kwh

21 4 Handlungsoption Speicher e-solcar ( ) Leitprojekt Berlin-Brandenburg 15 Opel Corsa Bi-direktionaler Lader 16 Mercedes Sprinter Bi-direktionaler Lader 4 Geländefahrzeuge Bi-direktionaler Lader Ansteuerung von der Netzleitstelle 50 Hz-T in Berlin

22 4 Handlungsoption Mitarbeitertraining Aufbau Trainingszentrum ( ) Netzforschungs- und Trainingszentrum

23 4 Handlungsoption Mitarbeitertraining Aufbau Trainingszentrum ( ) Training von High Professionals durch kommerzielle Gesellschaft Training von High Potentials durch BTU Netzforschungs- und Trainingszentrum

24 4 Handlungsoption Nachwuchsgewinnung Internationale Ausbildung englisch-sprachiger Master Power Engineering mit den Richtungen Electric Power Engineering (incl. Trainingszentrum) Power Plant Technology Sustainable Energy Supply 35 % Lehranteil aus der Industrie (kostenfrei) 15 kooperierende Universitäten (Schwerpunkt BRIC und Ost-Europa) derzeit 4 Doppel-Abschlüsse (China, Taiwan, Polen) derzeit noch 25 Stipendien 300 Bewerbungen aus 28 Länder zum WS 10/11 PhD Power Engineering zum WS 11/12 in Vorbereitung ( Ziel ist Dual PhD)

25 4 Handlungsoption Nachwuchsgewinnung Internationale Ausbildung englisch-sprachiger Master Power Engineering mit den Richtungen Electric Power Engineering (incl. Trainingszentrum) Power Plant Technology Sustainable Energy Supply 35 % Lehranteil aus der Industrie (kostenfrei) Aufbau eines Graduierten Kollegs 15 kooperierende Universitäten (Schwerpunkt BRIC und Ost-Europa) Hochspannungs-Schalter zusammen mit derzeit 4 Doppel-Abschlüsse (China, Taiwan, Polen) Siemens für anfangs 8 internationale Doktoranden derzeit noch 25 Stipendien aus Deutschland, China, Russland, 300 Bewerbungen Indien, aus 28 Länder Mexiko zum WS 10/11 PhD Power Engineering zum WS 11/12 in Vorbereitung ( Ziel ist Dual PhD)

26 Herzlichen Dank für die Aufmerksamkeit Weitere Infos unter