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1 Abschätzung der Kapazität von Höchstspannungsleitungen in Wetterlagen mit hoher Windeinspeisung Matthias Lange Windenergie und Netzintegration Berlin, 17. April 2008

2 Übersicht Einleitung Leitungen Einteilung Windeinspeiseklassen Wetterbedingungen längs der Leitungen Berechung der Kapazität der Leitungen Lokale Effekte Ergebnisse Zusammenfassung

3 Ziele der Untersuchung Betrachtung der Wetterbedingungen längs Höchstspannungsleitungen in Zeiten mit hoher Windeinspeisung Korrelation hohe Windgeschwindigkeit im Norden mit Situation an Leitungen weiter im Süden Berücksichtigung von lokalen Effekten, z.b. Abschattung Betrachtung von kritischen Leitungsabschnitten Hotspots Abschätzung der Kapazität mit Standardmodell Keine Lastflussrechnung

4 Ausgewählte Leitungen

5 Datengrundlage Messdaten von etwa 80 synoptischen Wetterstationen des DWD ab 1987 bis heute Hochrechnung der Windeinspeisung für die Jahre 2006 und 2007 (Veröffentlichung der Netzbetreiber) Regelzonen separat für bessere räumliche Auflösung Gesamteinspeisung Deutschland als Summe Auswahl von Leitungen des Höchstspannungsnetzes (z.t. aus DENA Studie Verlauf der Leitungen aus Satellitenbildern

6 Meteorologische Stationen DWD Wetterstationen in Deutschland

7 Klassen der Windenergieeinspeisung Normierte Windeinspeisung % 40% 20% Zeit

8 Meteorologische Bedingungen an südlichen Stationen Station Bamberg Normbedingung zur Auslegung der Leitung: T = 35 C, u = 0,6 m/s

9 Meteorologische Bedingungen an südlichen Stationen Station Laedge Normbedingung zur Auslegung der Leitung: T = 35 C, u = 0,6 m/s

10 Meteorologische Bedingungen an südlichen Stationen Station Weimar Normbedingung zur Auslegung der Leitung: T = 35 C, u = 0,6 m/s

11 Abschätzung der Kapazität mit IEEE Modell Abhängigkeit von Windgeschwindigkeit Abhängigkeit von Temperatur T = 35 C φ = 90 (senkrechte Anströmung) u = 0.6 m/s φ = 90 Leitung 264-AL1/34-ST1A

12 Abschätzung der Kapazität Abhängigkeit von Anströmwinkel Relative Strombelastbarkeit T = 35 C u = 0.6 m/s Anströmwinkel [deg]

13 Meteorologische Bedingungen Station 10433

14 Meteorologische Bedingungen Station Kapazität = 1 bei Normbedingung T = 35 C, u = 0,6 m/s Mit Äquipotenziallinien der Kapazität (90 Anströmung)

15 Lokale Effekte an den Leitungen Leitungsseile nicht immer frei angeströmt Bäume oder Waldschneisen Windabgewandte Seite von Hügeln Täler

16 Lokale Effekte an den Leitungen

17 Lokale Effekte an den Leitungen

18 Lokale Effekte an den Leitungen Leitungsseile nicht immer frei angeströmt Bäume oder Waldschneisen Windabgewandte Seite von Hügeln Täler Messdaten der Wetterstationen müssen an Standortverhältnisse angepasst werden Betrachtete Effekte Rauhigkeit (Oberflächenbeschaffenheit) Orographie (Hügel und Täler) Abschattung (Hindernisse, z.b. Bäume)

19 Orographie Abschätzung Reduktion der Windgeschwindigkeit durch Orographie-Effekte Quelle: Europäischer Windatlas

20 Abschattung durch Bäume Quelle: Europäischer Windatlas Quelle: Europäischer Windatlas

21 Abschattung durch Bäume Quelle: Europäischer Windatlas

22 Ergebnisse Exemplarisch Leitung IV

23 Ergebnisse Meteorologische Bedingungen entlang der Wetterstationen von Leitung IV Windgeschwindigkeitsmittel Temperaturmittel Windgeschwindgikeit [m/s] Temperatur [ C] Deutlich höhere Windgeschwindigkeiten und niedrige Temperaturen bei hoher Windeinspeisung

24 Ergebnisse Kapazität Leitung IV bei freier Anströmung Relative Strombelastbarkeit [%] Bei Normbedingung zur Auslegung der Leitung: Kapazität = 100%

25 Exemplarisch Hotspot Waldschneise Ausrichtung der Leitung: 170

26 Exemplarisch Hotspot Waldschneise Mittelwert der Strombelastbarkeit im Mittel über 150%

27 Examplarisch Hotspot Waldschneise Zahl der Werte unter 100% Strombelastbarkeit Keine Ereignisse unter 100%

28 Zusammenfassung Wetterbedingungen an Leitungen generell günstig bei hoher Windeinspeisung Temperatur nicht über 20 C bei höchster Einspeiseklasse Im Mittel erhöhte Windgeschwindigkeiten bei höherer Windeinspeisung Bei freier Anströmung steigen Leitungskapazitäten deutlich an Bei höchster Windeinspeiseklasse mittlere Kapazität in der Regel über 150% Strombelastbarkeit Berücksichtigung lokaler Effekte an einzelnen Leitungsabschnitten führt zu reduzierter Kapazität Abschattung durch Bäume hat stärksten Einfluss Windgeschwindigkeit in Einzelfällen erheblich reduziert Kapazität bleibt bei hoher Windeinspeisung jedoch deutlich über 100%

29 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!

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