Leittechnische Entwicklungen für Smart Grids aus Beratersicht

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1 Kompetenz in Energie Leittechnische Entwicklungen für Smart Grids aus Beratersicht BTC Network Forum Bremen, 8. November 2012 Klaus-Dieter Henke

2 Unternehmenspräsentation Kurzportrait Geschäftsführung Dr. Rolf Rosenberger Gründungsjahr 1974 Eigenkapital* T Mitarbeiter* 56 Umsatz* 6,9 Mio. Gesellschafter Standorte RWTÜV GmbH in Essen Hamburg und Düsseldorf *Stand 2011 CONSULECTRA Unternehmensberatung GmbH Seite

3 Die operativen Beteiligungen der RWTÜV-Gruppe Eckdaten 2011 Umsatz ~147 Mio. Mitarbeiter ~ Telekommunikation Versicherungsservices Energie & Umwelt (At Equity) RWTÜV Grundstücks- Verwaltungs GmbH Enviro CONSULECTRA Unternehmensberatung GmbH Seite

4 Ver- und Entsorgungsunternehmen Berater für Stadtwerke Regionalversorger und Übertragungsnetzbetreiber Erzeugungs- und Vertriebsgesellschaften Bahnstromversorgung Chemische Industrie Anlagenbauer im Kraftwerksbereich CONSULECTRA Unternehmensberatung GmbH Seite

5 Beratungsfelder CONSULECTRA berät bei der Optimierung von Geschäftsprozessen, in strategischen und organisatorischen Fragen sowie bei Personal- und Vergütungsthemen bietet im Bereich der IT-Beratung Konzepterstellung, Systemauswahl und Realisierung von kommerziellen und technischen Systemanwendungen an plant und berechnet Umspann- und Schaltanlagen bis in die Höchstspannungsebene von 500 kv sowie Freileitungstrassen und Kabelanlagen aller Spannungsebenen erarbeitet Lösungen für einen wirtschaftlichen und zuverlässigen Betrieb von Versorgungsnetzen im gesamten Spektrum vom Assetmanagement bis zur Überwachung und Steuerung in Netzleitstellen unterstützt Kraftwerksbetreiber und -hersteller bei Planung, Bau, Betrieb und Instandhaltung von Kraftwerksanlagen CONSULECTRA Unternehmensberatung GmbH Seite

6 Wir über uns Unsere Stärke für Sie Wir beraten interdisziplinär über traditionelle Bereichsgrenzen hinweg, herstellerunabhängig und frei von Lieferinteressen Als Full-Service-Unternehmensberatung decken wir alle Felder des Consulting ab Wir bringen ausgewiesene Experten an einen Tisch, die auf breites betriebliches Know-how und zahlreiche Projekterfahrungen zurückgreifen Unser Ziel ist die erfolgreiche Umsetzung der konzipierten Lösungen, der Kundennutzen besitzt für uns absolute Priorität CONSULECTRA Unternehmensberatung GmbH Seite

7 Beratungsfelder Unsere Beratungsfelder CONSULECTRA Unternehmensberatung GmbH Seite

8 Agenda Ist-Zustand und Zukunftsperspektiven im Netzbetrieb Smart Grid - eine Definition Konsequenzen für die Leittechnik Führung von Niederspannungsnetzen Zusammenfassung CONSULECTRA Unternehmensberatung GmbH Seite

9 Ist-Zustand und Zukunftsperspektiven Netzbetrieb Netz- und Spannungsebenen gerichteter Energiefluss Niederspannungsverteilnetze Höchstspannungsübertragungsnetze Hoch- und Mittelspannungsverteilnetze CONSULECTRA Unternehmensberatung GmbH Seite

10 Ist-Zustand und Zukunftsperspektiven Netzbetrieb Veränderungen in den Netz- und Spannungsebenen wechselnder Energiefluss Niederspannungsverteilnetze Höchstspannungsübertragungsnetze Hoch- und Mittelspannungsverteilnetze CONSULECTRA Unternehmensberatung GmbH Seite

11 Ist-Zustand und Zukunftsperspektiven Netzbetrieb Einspeisung eines Windparks über 1 Monat installierte Leistung erzeugte Energie Quelle: H. Schwarz, R. Bitsch, W. Fichtner: Netzintegration Erneuerbarer Energien in Brandenburg CONSULECTRA Unternehmensberatung GmbH Seite

12 Ist-Zustand und Zukunftsperspektiven Netzbetrieb Maximale Einspeisung einer PV-Anlage Einspeiseleistung Tageszeit Winterzeit Jan Winterzeit Feb Winterzeit Mrz Sommerzeit Apr Sommerzeit Mai Sommerzeit Jun Sommerzeit Jul Sommerzeit Aug Sommerzeit Sep Sommerzeit Okt Winterzeit Nov Winterzeit Dez Quelle: CONSULECTRA Unternehmensberatung GmbH Seite

13 Ist-Zustand und Zukunftsperspektiven Netzbetrieb Ausbau Erneuerbarer Energien Netzintegration hauptsächlich in den Verteilnetzen Bruttostromerzeugung aus Erneuerbaren Energien in TWh Quellen: Ist-Zahlen bis 2010: BMU, Zeitreihen zur Entwicklung Erneuerbarer Energien, Juli 2011 Prognosen bis 2030: ewi/gws/prognos, Energieszenarien 2011 für BMWi, Juli 2011 andere Erneuerbare Biomasse Geothermie Photovoltaik Wind Offshore Wind Onshore Wasserkraft 2010: 103 TWh CONSULECTRA Unternehmensberatung GmbH Seite

14 Ist-Zustand und Zukunftsperspektiven Netzbetrieb EEG-Kennzahlen von Mecklenburg-Vorpommern gemäß EEG-Abrechnung des ÜNB für 2010 Einspeisung in GWh und Prozent installierte Leistung in MW und Prozent 275,3 7% 130,7 6% 3.742,2 93% 1.921,7 94% Verteilnetzebene Übertragungsnetzebene Verteilnetzebene Übertragungsnetzebene CONSULECTRA Unternehmensberatung GmbH Seite

15 Ist-Zustand und Zukunftsperspektiven Netzbetrieb Veränderungen im Erzeugerpark Ausbau der regenerativen Energien ist politisch bzw. subventionsgetrieben und hat nichts mehr mit der Bedarfsverteilung zu tun Ausgleich Erzeugung und Bedarf räumlich zeitlich Netzausbau Planung optimale Auslastung Steuerung von Einspeisern Regelleistung Demand Side Management Speicher CONSULECTRA Unternehmensberatung GmbH Seite

16 Smart Grids Die Energieversorgung wird smart Smart Grid Smart Home Smart City Smart Meter Quelle: Bernhard Fenn, Thorsten Fiedler, Dieter Metz, Hochschule Darmstadt, Beiträge aus Forschung und Entwicklung, Ausgabe 24, Februar 2010 CONSULECTRA Unternehmensberatung GmbH Seite

17 Smart Grids Definition Smart Grids sind Stromnetze, welche durch ein abgestimmtes Management mittels zeitnaher und bidirektionaler Kommunikation zwischen Netzkomponenten Erzeugern Speichern und Verbrauchern einen energie- und kosteneffizienten Systembetrieb für zukünftige Anforderungen unterstützen. 1) Mini oder Micro Grids als leistungsautonome Teilnetze Besonderheiten Netzeinspeisungen und Netzlasten sind nicht exakt prognostizierund bestimmbar Hohes Datenaufkommen und komplexe Kommunikationsstrukturen müssen beherrschbar sein 1) Alfred Einfalt, ADRES Concept, Microgrids in Österreich Realität: "Smart Grids sehe ich noch nicht. Unser Ansatz ist es im Moment, Kupfer zu vergraben!" ZfK 07/2011 CONSULECTRA Unternehmensberatung GmbH Seite

18 Smart Grids Passen Wunsch und Realität noch zusammen? Smart Grids aktuelles Marktmodell integrative Betrachtung Erzeugung Handel Vertrieb Netz Energieeffizienz Umweltverträglichkeit entflochtene Strukturen Wettbewerb und Kostentransparenz CONSULECTRA Unternehmensberatung GmbH Seite

19 Konsequenzen Leittechnik Infrastruktur Ausbau der Fernwirkverbindungen Einspeiser Netzstationen kombinierte Nutzung verschiedener Übertragungsverfahren kabelgeführt Cu / LWL DSL Power Line (PLC / BPL) Funk WLAN TETRA GPRS / UMTS / LTE Satellit Richtfunk CONSULECTRA Unternehmensberatung GmbH Seite

20 Konsequenzen Leittechnik Funktionalität Höhere Entscheidungs- und Optimierungsfunktionen (HEO) in der Mittelspannung State Estimation Online-Lastfluss Ausfallsimulation Lastflussoptimierung (OPF) korrektives Schalten Einspeise- und Lastprognosen zur vorausschauenden Planung Einspeisemanagement Steuerung von Einspeisern Dokumentation automatisierte Funktionen zur Fehlerorteingrenzung (Erd-/Kurzschlüsse) Führung von Informationen aus dem NS-Netz Überwachung von Sensorinformationen Transformator-Monitoring Freileitungsmonitoring CONSULECTRA Unternehmensberatung GmbH Seite

21 Konsequenzen Leittechnik Systemkonfiguration Zentrale Leittechnik Anstieg des Informationsvolumens (Datenmodell, Archive) erhöhter Datenpflegeaufwand verstärkte Nutzung von Schnittstellen zu anderen IT-Systemen Metering GIS ERP IT-Sicherheit! Aufbau dezentraler Strukturen für die Automatisierungstechnik regelbarer Ortsnetztransformator weitergehende Automatisierung abgegrenzter Netzgebiete Kommunikation dezentraler Komponenten untereinander (Protokollnormierung) CONSULECTRA Unternehmensberatung GmbH Seite

22 Konsequenzen Leittechnik Ausrüstungsmerkmale intelligenter Ortsnetzstationen Ortsnetzregeltransformator oder leistungselektronischer Spannungsregler Bereitstellung und Betrieb erforderlicher Fernwirk-, Fernüberwachungsund Kommunikationsschnittstellen zum Netzbetreiber, zu Netzkunden, zu Lieferanten/Händlern, zu Dienstleistern usw. dezentrale Fernüberwachung und Fernsteuerung bzw. Regelung von ausgewählten Erzeugungs-, Speicher- und Verbrauchsanlagen im unterlagerten Niederspannungsnetz (Energie- oder Lastmanagement und Dienstleistungen des Lieferanten/Händlers) fernsteuerbare Schaltgeräte (Reduzierung Versorgungsunterbrechung) CONSULECTRA Unternehmensberatung GmbH Seite

23 Konsequenzen Leittechnik IT-Sicherheit Rohrnetze IEC Gebäude- und Heimautomation? Quelle: IEC Smart Grid Standardization Roadmap, Juni 2010 CONSULECTRA Unternehmensberatung GmbH Seite

24 Führung von NS-Netzen Vorteile Zentralisierung der für die Betriebsführung notwendigen Informationen Im Schaltablauf greifen MS- und NS-Schaltungen ineinander, bisher endet die zentrale Betriebsführung am Ortsnetztransformator Einige wesentliche Informationen aus dem NS-Netz (Messwerte usw.) sind unter dem Aspekt von verstärkten dezentralen Einspeisungen bzw. Lasten (Elektromobilität) wichtig und können entsprechend visualisiert werden Über abgesetzte Arbeitsplätze und Intranet kann auf die Informationen zugegriffen werden (IT-Sicherheit beachten) Unterstützung der Störungsbearbeitung Frage nach Alternativen sei gestattet: Muss es immer die Übernahme von Massendaten in das Leitsystem sein? Oder reicht ein komfortabler Zugriff auf das GIS? CONSULECTRA Unternehmensberatung GmbH Seite

25 Führung von NS-Netzen Datenmanagement Integration ist eine Voraussetzung für die Führung von Niederspannungsoder Niederdrucknetzen in Leitsystemen Schnittstelle für den Export der Netzdaten in SAP oder GIS heute schon vorhanden, z. B. für Netzberechnungen Eingabe der Netzdaten über Datenaufbereitung unrealistisch, Datenübernahme notwendig Vergrößerung des Datenmodells um den Faktor 10 und mehr CONSULECTRA Unternehmensberatung GmbH Seite

26 Führung von NS-Netzen Funktionalität Pflege des dynamischen Schaltzustandes (Nachführungen) einfaches Handling von Provisorien notwendig Topologiefunktionen Darstellung nur im Geoplan Unterstützung zur schnellen Navigation Die Integration der NS-Netze ist leittechnisch möglich, aber ist sie besonders bei großen Netzen wirtschaftlich auch vertretbar? Die Entwicklung zu Smart Grids wird stärker dezentrale Automatisierungsansätze erfordern CONSULECTRA Unternehmensberatung GmbH Seite

27 Zusammenfassung Schlussbemerkungen Die Energiewende führt zu starken Veränderungen im Betrieb vor allem elektrischer Netze. Der enorme Zubau von dezentralen EEG-Einspeisern trifft vor allem die Verteilungsnetze. Neben den neuen Herausforderungen zur Sicherstellung der Netzstabilität gelten nach wie vor die Mechanismen der Anreizregulierung mit ihrem Druck zur Wirtschaftlichkeit in der Netzführung. Die Entwicklung zu realen Smart Grids vollzieht sich in einer Kombination aus Netzausbau und dem Einsatz von IKT. Der Verarbeitungsumfang von Prozessinformationen wird deutlich größer, allerdings werden aufgrund der Tendenz zur dezentralen Automatisierung nicht alle Informationen zentral geführt. Neue Anforderungen in der Netzleittechnik ergeben sich besonders aus den Aufgaben zum Einspeisemanagement sowie auch der Nutzung von speziellen SCADA- und HEO-Funktionen in den unteren Spannungsebenen. Veränderte Softwarearchitekturen werden zu einer stärkeren Modularisierung von Funktionsbausteinen führen. Die Integration der Niederspannungsnetze in Netzleitsysteme bringt Vorteile, ist aber sehr aufwendig. Ein direkter Zugriff auf ein modernes GIS kann eine sinnvolle Alternative sein. CONSULECTRA Unternehmensberatung GmbH Seite

28 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Klaus-Dieter Henke C O N S U L E C T R A Unternehmensberatung GmbH Weidestraße 122 a Hamburg Tel.: Fax: k.henke@consulectra.de CONSULECTRA Unternehmensberatung GmbH Seite

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