Der Beitrag von Windenergie und angeschlossener Technologien für ein stabiles Netz

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1 Der Beitrag von Windenergie und angeschlossener Technologien für ein stabiles Netz

2 Agenda 1 Einführung 2 Übersicht über bestehende Mechanismen / Frequenzregelung 3 Ausgewählte Beispiele 3.1 Massenträgheit oder Inertia Emulation 3.2 Pilotprojekt Feldheim 3.3 Pilotprojekt Regelleistung Belgien 4 Zusammenfassung 2

3 ENERCON Einführung 1984 Gründung durch Aloys Wobben 1993 Einführung der E-40 (getriebelos) 2004 Einführung der E-70 mit neuem Blattdesign 2007 E-126 6MW 3

4 ENERCON Einführung 2010 Einführung E MW 2008 Erste Fahrt des E-Ship Ankündigung E MW 2015 >37 GW weltweit installiert Anlagen installiert 190+ dezentrale Servicestationen 40+ internationale Fertigungsstandorte 4

5 Weltweite Fertigung in acht Ländern Kanada Betonturmfertigung Fertigung Elektronikkomponenten Brasilien Rotorblattfertigung Betonturmfertigung Anlagenmontage Generatorfertigung Frankreich Betonturmfertigung Portugal Rotorblattfertigung Betonturmfertigung Mechatronik Generatorfertigung Schweden Stahlturmfertigung Deutschland Anlagenmontage Fertigung Elektronikkomponenten Rotorblattfertigung Generatorfertigung Stahl- und Betonturmfertigung Gießerei Österreich Betonturmfertigung Türkei Rotorblattfertigung Betonturmfertigung Die weltweite Produktion von ENERCON zeichnet sich durch eine hohe Fertigungstiefe aus. 5

6 Agenda 1 Einführung 2 Übersicht über bestehende Mechanismen / Frequenzregelung 3 Ausgewählte Beispiele 3.1 Massenträgheit oder Inertia Emulation 3.2 Pilotprojekt Feldheim 3.3 Pilotprojekt Regelleistung Belgien 4 Zusammenfassung 6

7 Ziele der Energieversorgung Umweltverträgli ch Sicher f V Kostengünstig Copyright Copyright ENERCON ENERCON GmbH. GmbH. Alle All Rechte rights reserved. vorbehalten. 7

8 Sonnenfinsternis Mechanismus zur Regelung? TRANSNET BW Die PV-Einspeisung in Deutschland am , Stand 12:15 Uhr. Petrol bezeichnet die»normale«pv-einspeisung, Grün die tatsächliche PV-Einspeisung während der Sonnenfinsternis 8

9 Betrieb von elektrischen Netzen Die Frequenz ist eine globale Größe in einem vernetzten System z.b. ENTSO-E Continental Europe (zuvor UCTE ) Ein elektrisch verbundenes System von Polen bis Portugal und Griechenland bis Dänemark Viele nationale Übertragungsnetzbetreiber (DE: 4) Vorstellung: Ein System aus Massen und Federn das schwingen kann Copyright Copyright ENERCON ENERCON GmbH. GmbH. Alle All Rechte rights reserved. vorbehalten. 9

10 Betrieb von elektrischen Netzen Die Frequenz ist abhängig vom Gleichgewicht der Wirkleistung Erzeugung = Verbrauch f = konst. Erzeugung < Verbrauch f Erzeugung > Verbrauch f Copyright Copyright ENERCON ENERCON GmbH. GmbH. Alle All Rechte rights reserved. vorbehalten. 10

11 Marktzusammenhänge Gate Closure Lieferzeitpunkt Terminverträge Marktteilnehmer Day Ahead Handel Intraday Handel (45min) Marktteilnehmer OTC Verträge (15min) ÜNB Redispatch / EinsMan Entschädigungszahlung > Netzentgelte ÜNB Kontrahierung von Regelleistung PRL Einsatz von PRL Leistungspreis (Netzentgelt) ÜNB Kontrahierung von Regelleistung SRL Einsatz von SRL Leistungspreis (Netzentgelt) & Arbeitspreis je Bilanzkreis ÜNB Kontrahierung von Regelleistung MRL Einsatz von MRL Leistungspreis (Netzentgelt) & Arbeitspreis je Bilanzkreis t Handel Lieferung Abrechnung 11

12 Aktivierungsgeschwindigkeit 12

13 Agenda 1 Einführung 2 Übersicht über bestehende Mechanismen / Frequenzregelung 3 Ausgewählte Beispiele 3.1 Massenträgheit oder Inertia Emulation 3.2 Pilotprojekt Feldheim 3.3 Pilotprojekt Regelleistung Belgien 4 Zusammenfassung 13

14 ENERCON Technologie: WEA*-Konzept (1/2) Generator Gleichrichter Steuerung Erregung Erzeugung Leistungsschrank NS-Verteilung Pitch-Antriebe Azimut-Antriebe Umwandlung Transformator Steuerung USV * = WEA - WindEnergieAnlage Aufstiegshilfe 14

15 ENERCON Technologie: WEA-Konzept (2/2) Eigenschaften und Vorteile: Typ 4 WEA, getriebelos Charakteristik der Netzeinspeisung wird durch die Wechselrichtersteuerung bestimmt Vollumrichter mit FACTS-Fähigkeiten: Fault-Ride-Through Fähigkeit mit dynamischer Blindleistungsbereitstellung Hochflexible, dynamische Wirk- und Blindleistungsregelung Schnelle Reaktion auf Netzfehler (1 2 Zyklen) und Frequenzgradienten bis zu 4 Hz/s 15

16 Aktivierungsgeschwindigkeit Inertia Emulation 16

17 Wirkleistungsverhalten bei Frequenzeinbrüchen: WEA mit Inertia Emulation Mit Inertia Emulation ENERCON WEA leisten bei Frequenzeinbruch einen Beitrag zur Stabilisierung des Netzes 17

18 ENERCON Inertia Emulation Verwendung der Rotationsenergie des Anlagenrotors und des Generators Keine dauerhafte Limitierung notwendig, Kein Ertragsverlust Maximale Wirkleistung verfügbar innerhalb von 0.5s bis 1s Getriggert bei absoluter Frequenz Projekt-spezifische Parametrisierung 18

19 Agenda 1 Einführung 2 Übersicht über bestehende Mechanismen / Frequenzregelung 3 Ausgewählte Beispiele 3.1 Massenträgheit oder Inertia Emulation 3.2 Pilotprojekt Feldheim 3.3 Pilotprojekt Regelleistung Belgien 4 Zusammenfassung 19

20 Aktivierungsgeschwindigkeit Pilotprojekt Feldheim 20

21 Regionales Regelenergiekraftwerk (RRKW) Feldheim Speicheranwendung: Erbringung von Primärregelleistung durch Speicher Kooperation mit Energiequelle Einbindung in 50hertz-Regelzone Geplante Fertigstellung der gesamten Anlage Ende 2015 Verwendetes ENERCON Know-How: Wechselrichtertechnologie (basierend auf bewährter ENERCON Wind-Technologie) 42 Leistungsschränke à 300kW Steuerung (Software und Hardware) Zusammen-/Aufbau der Batteriemodule Batterie DC/AC Sollwert Istwert Weitere Technologien PRL-Pool 21

22 Regionales Regelenergiekraftwerk (RRKW) Feldheim - Batterie Li-Ionen-Batterie, Hersteller LG Chem Batterieauslegung: 10 MW und 10,79 MWh Batteriesystem befindet sich in klimatisiertem Gebäude (30 x 17 m) Aufgrund Alterung ist Batterie überdimensioniert Prognostizierte Lebensdauer Jahre Energiequelle GmbH 22

23 Teilnahme am Primärregelleistungsmarkt mit Li-Ionen-Batterie Anforderungen im deutschen Markt: Ausgleich von Frequenzschwankungen frequenzabhängige Regelung Totband im Frequenzbereich ± 10 mhz Installierte Leistung > 1 MW Aktivierung in Sekunden, Nennleistung innerhalb von 30s Präqualifizierung (Nachweis der Eigenschaften durch Übertragungsnetzbetreiber) 23

24 Agenda 1 Einführung 2 Übersicht über bestehende Mechanismen / Frequenzregelung 3 Ausgewählte Beispiele 3.1 Massenträgheit oder Inertia Emulation 3.2 Pilotprojekt Feldheim 3.3 Pilotprojekt Regelleistung Belgien 4 Zusammenfassung 24

25 Qualitative Einordnung R2 Wind Projekt Leistung 100 Momentanreserve BKV PRL SRL MRL Störung s 5min 15min >60min 0 0,5 5 12, Zeit RL durch Wind (negativ) 25

26 Pilotprojekt R2 Wind, Belgien Projekt Pilot, Forschungsprojekt Regelleistung: R2 Down Windpark Belgien Estinnes, Betreiber Windvision 11x ENERCON E MW Ablauf Einführungsphase (1 Monat) Genauigkeit mögliche Einspeisung entscheidend Teilnahme am Regelleistungsmarkt (3 Monate) 26

27 ENERCON SCADA System Zentrales System in jedem Windpark / Einheit Anbindung an externe Systeme: Sollwerte Messung Kunde SCADA System Netzwerk Netzbetreiber Regelleistung Innerhalb Windpark Außerhalb Windpark Copyright Copyright ENERCON ENERCON GmbH. GmbH. Alle All Rechte rights reserved. vorbehalten. 27

28 Agenda 1 Einführung 2 Übersicht über bestehende Mechanismen / Frequenzregelung 3 Ausgewählte Beispiele 3.1 Massenträgheit oder Inertia Emulation 3.2 Pilotprojekt Feldheim 3.3 Pilotprojekt Regelleistung Belgien 4 Zusammenfassung 28

29 Studien 29

30 ReWP 30

31 Zusammenfassung Frequenzregelung notwendig für ein stabiles Netz: Momentanreserve / Inertia (Emulation) Redispatch / EinsMan Regelenergie Windenergie & Speicher können einen wertvollen Beitrag leisten (siehe Studien) Gesetzliche Rahmenbedingungen sind aktuell in Diskussion Ein Strommarkt für die Energiewende (Grünbuch & Weißbuch) Harmonisierung auf europäischer Ebene läuft 31

32 ENERCON GmbH Dreekamp 5 D Aurich Telefon: Fax:

33 Impressum Herausgeber Urheberrechtshinweis Geschützte Marken Änderungsvorbehalt ENERCON GmbH Dreekamp Aurich Deutschland Telefon: Telefax: info@enercon.de Internet: Geschäftsführer: Hans-Dieter Kettwig, Nicole Fritsch-Nehring Zuständiges Amtsgericht: Aurich Handelsregisternummer: HRB 411 Ust.Id.-Nr.: DE Die Inhalte dieses Dokumentes sind urheberrechtlich durch das deutsche Urheberrechtsgesetz sowie durch internationale Verträge geschützt. Sämtliche Urheberrechte an den Inhalten dieses Dokumentes liegen bei der ENERCON GmbH, sofern und soweit nicht ausdrücklich ein anderer Urheber angegeben oder offensichtlich erkennbar ist. Dem Nutzer werden durch die Bereitstellung der Inhalte keine gewerblichen Schutzrechte, Nutzungsrechte oder sonstigen Rechte eingeräumt oder vorbehalten. Dem Nutzer ist es untersagt, für das Know-how oder Teile davon Rechte gleich welcher Art anzumelden. Die Weitergabe, Überlassung und sonstige Verbreitung der Inhalte dieses Dokumentes an Dritte, die Anfertigung von Kopien, Abschriften und sonstigen Reproduktionen sowie die Verwertung und sonstige Nutzung sind auch auszugsweise ohne vorherige, ausdrückliche und schriftliche Zustimmung des Urhebers untersagt, sofern und soweit nicht zwingende gesetzliche Vorschriften ein Solches gestatten. Verstöße gegen das Urheberrecht sind rechtswidrig, gem. 106 ff. Urheberrechtsgesetz strafbar und gewähren den Trägern der Urheberrechte Ansprüche auf Unterlassung und Schadensersatz. Alle in diesem Dokument ggf. genannten Marken- und Warenzeichen sind geistiges Eigentum der jeweiligen eingetragenen Inhaber; die Bestimmungen des anwendbaren Kennzeichen- und Markenrechts gelten uneingeschränkt. Die ENERCON GmbH behält sich vor, dieses Dokument und den darin beschriebenen Gegenstand jederzeit ohne Vorankündigung zu ändern, insbesondere zu verbessern und zu erweitern, sofern und soweit vertragliche Vereinbarungen oder gesetzliche Vorgaben dem nicht entgegenstehen. Dokumentinformation Dokument-ID Vermerk Dies ist das Originaldokument. oder Dies ist eine Übersetzung von <dok-id>. Datum Sprache DCC Werk / Abteilung yyyy-mm-dd <iso-code> <DCC> oder -- <werk / abteilung> Revisionen Rev. Datum Änderung Erstellen des Dokuments 33