Integration von dezentralen Erzeugungsanlagen in das Verteilnetz. Dr.-Ing. Enno Wieben EWE NETZ GmbH

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1 Integration von dezentralen Erzeugungsanlagen in das Verteilnetz Dr.-Ing. Enno Wieben EWE NETZ GmbH

2 Inhalt 1 Kurzvorstellung EWE 2 Netzintegration Erneuerbarer Energien 3 1. Beispielprojekt: Trafoüberlastungsvorhersage TÜV 4 2. Beispielprojekt: GridSurfer 4 Vom Consumer zum Prosumer: Die EWE Trio Smart Box 2

3 Inhalt 1 Kurzvorstellung EWE 3

4 Versorgungsgebiet der EWE NETZ GmbH 4

5 Technische Kennzahlen des EWE Stromnetzes - Spannungsebenen: 20kV / 0,4kV Umspannwerke 110kV/20kV - fast 100% verkabelt in beiden Spannungsebenen - Jahresspitzenlast: ca. 2GW - Installierte erneuerbare Einspeiseleistung: ca. 3,5GW - Mittlere jährliche Ausfallzeit je Kunde: 4min/a

6 Inhalt 2 Netzintegration Erneuerbarer Energien 6

7 Erneuerbare in Deutschland Quelle: BMU

8 Energiekonzept der Bundesregierung: Angestrebte Stromerzeugung aus Erneuerbaren Anteil der Stromerzeugung aus erneuerbaren und konventionellen Energien (Quelle: Energiekonzept vom 28. September 2010) Erneuerbare Energien entwickeln sich [ ] zunehmend zu einer immer wichtiger werdenden Säule der Energieversorgung und zu einem Treiber für Innovation und die Modernisierung der Energieinfrastruktur [ ] EWE Wissensforum - August

9 EWE NETZ hat das Ziel 2030 schon fast erreicht... und es geht weiter... Anteil der Stromeinspeisung aus erneuerbaren und konventionellen Energien bei EWE NETZ % Wind Biomasse Solar + 12% + 21% Erneuerbare 2010 Konventionelle Erneuerbare 48% Konventionelle Die installierte regenerative Einspeiseleistung übersteigt die Jahreshöchstlast von EWE NETZ schon heute um mehr als 80 % Integration Erneuerbare Energien bei der EWE NETZ GmbH

10 Weitere Konsequenz: Umkehr der Lastflussrichtung

11 Beispiel für die neuen Lastflüsse im Netz: EWE MS-Netz Bremervörde 1. Problem 110 kv 6.4 km UW Bremervörde T122 4x1800 kw RR0B 3x900 kw RR0C RR71 RR02 4x150 kw 1x600 kw RR53 RR51 RR41 RR31 RR21 RR22 RR72 G 2x75 kw 1x140 kw 4x600 kw U < 0.98 pu SA Mulsum G 3x165 kw 4x600 kw 3x600 kw SA Ebersdorf km G 1x536 kw 1x500 kw SA Selsingen G G 2x250 kw 3x300 kw km SA Elm 24.7 km 30.3 km km U > 1.05 pu RR42

12 Inhalt 3 1. Beispielprojekt: Trafoüberlastungsvorhersage TÜV 12

13 Auslastungssituation des Netzgebietes der EWE Einspeisung bestimmt Dimensionierung NG 00000/11

14 Intelligenter und vorausschauender Netzbetrieb Trafoüberlastungsvorhersage Langfristige Ziele der Netzführung von Smart Grids das Gesamtsystem trotzt veränderter Rahmenbedingungen beherrschen Abweichungen durch einen agierenden Netzbetrieb verhindern Verteilnetze wirtschaftlich betreiben Projekt Trafoüberlastungsvorhersage (Laufzeit: bis ; Partner: BTC) Projektziel: Prognose der Auslastung der UW-Trafos von EWE Netz unter Berücksichtigung dynamischer Daten bzgl. Topologie und Messwerten einer externen Windleistungsprognose sowie eines Trafo- und Lastmodells Erwarteter wirtschaftlicher Nutzen: Vermeidung von Trafoschäden Verbesserte Ausreizung der Betriebsmittel und Vermeidung von Investitionskosten Vermeidung von Schadensersatzansprüche von EEG-Anlagenbetreibern 14

15 Was steckt hinter TÜV CIM Datum/Zeit Zukünftige Topologie Trafoüberlastunsvorhersage, Heinz-Jürgen Hoevel, Tanja Schmedes, Rüdiger Busch

16 Erste Testergebnisse der Prognosegenauigkeit

17 TÜV-Benutzungsoberfläche Schnelle Identifizierung von Überlasten Ausblenden von kleineren Einspeisern oder Verbrauchern Verknüpfung von FrIDA-Detailinformationen direkt in TÜV Farbcodierung der Netzregionen Integration von gemessenen Lastwerten Einfache Berechnung von Differenzen Trafoüberlastunsvorhersage, Heinz-Jürgen Hoevel, Tanja Schmedes, Rüdiger Busch

18 Inhalt 4 2. Beispielprojekt: GridSurfer 18

19 Hintergrund Erwartungshaltung: Elektromobilität hat das Potential die Stromversorgungsnetze vor ähnliche technische Herausforderungen zu stellen, wie die durch das EEG und KWKG geförderte dezentrale Energieerzeugung: Potentialabschätzung: 40 Mio PKW, km / a, 0,2 kwh/km 120 TWh Aber vollständig im Verteilnetz! Zielstellung / Herausforderung: Eine möglichst Kostenoptimale und Energieeffiziente Integration der Ladeinfrastruktur in die Stromversorgungsnetze, d.h. Vermeidung von Netzausbau und bestmögliche Nutzung regenerativer Energien.

20 Komponenten der Netzintegration von Elektrofahrzeugen

21 Wichtig: Berücksichtigung der Netzinfrastruktur Beispiel: ausschließlich marktgetriebene Elektromobilität führt zur Überlastung der Verteilnetze! 20 kv EEX Spot 1 kv 2:00 16:00 19:00 18:00 17:00 21

22 Spannungshaltung eines Niederspannungsnetzes bei ungesteuertem Laden 100 Spannungshäufigkeit Land (abends) Bewertung: Bereits ab 25% Elektrofahrzeuge wird in diesem Netz Ausbau notwendig kumulierte Anzahl der Kundenanschlüsse in [%] % 50% 40 25% 0% ,9 0,91 0,92 0,93 0,94 0,95 0,96 0,97 0,98 0,99 1 Netzspannung Übergabestelle bezogen auf Un Quelle: EWE NETZ, Bachelorarbeit Rainer Fennen

23 Smart Meter liefern wertvolle Messdaten zur Spannungshaltung und Auslastung Voraussetzung für neue Netzregelungskonzepte zur effizienten Integration von dezentralen Erzeugungsanlagen und Elektrofahrzeugen 23

24 Zeitliche Entwicklung der Netzintegration von Elektrofahrzeugen Ausdehnung Verbundnetz Regelzone HöS-NETZ HS-NETZ MS-NETZ NS-NETZ Testfahrzeuge Einzelfahrzeuge am Hausanschluss Fuhrparks an MS-Ladestationen Privatfahrzeuge & Fuhrparks an verschiedensten MS-Stationen Zeit

25 Anforderungen in der Mittelspannung Wiederholung aller DEA-Probleme in Mittelspannungsnetzen? Spannungshaltung (statisch und dynamisch) Auslastung von Betriebsmitteln, insbesondere von Umspannern Betriebsführung Schutzkriterien Technische Anforderungen an MS-Ladestationen zur Vermeidung der Probleme 1. Grenzleistung P 3. Q-Dynamik (Spannungsregelung) t = ms Q U 5. BDEW 2008 Q t t P+jQ 2. speziell STATCOM 4. P-Dynamik (Regelenergie) 6. Netzleitstelle 20 kv P Q P t = ms (Spinning Reserve) t = ms (Primärreserve) t Schlussfolgerung: Nutzung von Kraftwerkseigenschaften, wie sie beispielsweise moderne WEA bereits heute bieten! Projekt GridSurfer Seite 25

26 NEXT ENERGY: Batteriewechselstation Technische Daten Energiespeicherung und Netz- Rückspeisung Speicherkapazität: 6 Akkus à 30 kwh= 180 kwh Ladeumformerleistung: 6 x 60 kw= 360 kw Netzintegration mit FACTS-Eigenschaften (Flexible AC Control System) Netzregelung durch definierte Blindleistungseinspeisung

27 Spannungsregelung mit einer FACTS-Ladestation

28 Inhalt 4 Vom Consumer zum Prosumer: Die EWE Trio Smart Box 28

29 EWE trio smartbox geht an den Start Das Produktpaket seit Februar 2011 zeitvariabler Stromtarif zeitvariabler Erdgastarif Telefon- und DSL-Flat* smartbox: der intelligente DSL-Router Webportal Monats-Check Display** * Bündelung mit DSL- oder LWL-Produkt der EWE TEL GmbH ** optional 29

30 Die Intelligenz des technischen Systems sitzt in der smartbox, einem speziell modifizierten DSL-Router EWE trio smartbox im Kundenhaushalt Webportal DSL-Router Strom- und Erdgaszähler mobiles Display 30

31 Die Komponenten sorgen für Transparenz und ermöglichen die Optimierung des Energiehaushalts Webportal Monats-Check Display 31

32 Zum ersten Mal kann der Energieverbrauch gesehen, verstanden und bewusster beeinflusst werden Visualisierung des Energieverbrauchs Energie aus einer neuen Sicht Energiedaten jederzeit im Blick (Verbrauch, Kosten, CO2-Emission) Aktives Sparen durch verändertes Energiebewusstsein und -verhalten Neue innovative Technik Teilnahme an Energiewelt der Zukunft Intelligente smartbox als Basis für zukünftige Erweiterungen smartes Touchscreen-Display Zeitvariable Tarife für Strom und Erdgas Möglichkeit der zeitlichen Verschiebung von Strom- und Gasverbrauch nur geringe Komforteinbußen durch großzügige Sparzeit (64% der Wochenzeit) Visualisierung der CO2-Emission Transparenz steigert Umweltbewusstsein persönlicher Beitrag zur CO2- Reduzierung nachvollziehbar 32

33 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit. KONTAKT EWE NETZ GmbH Cloppenburger Straße Oldenburg Tel BDEW-Kongress 2010 Intelligente Messsysteme_Torsten Maus 33