Anwendungsfach. Regelung von Kraftwerken und Netzen. T. Weißbach M.Treuer. Thematischer Überblick SS

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1 Anwendungsfach Regelung von Kraftwerken und Netzen Thematischer Überblick 1

2 Spannungsfeld der Elektrizitätsversorgung Strommarkt / Stromhandel Politik / Regulierung Erzeuger Netz Verbraucher 2

3 EU Auszug aus Eine Energiepolitik für Europa (2007) Ausgangspunkt einer europäischen Energiepolitik muss es sein, sich einer dreifachen Herausforderung zu stellen: Bekämpfung des Klimawandels, Verringerung der Abhängigkeit von importierten Kohlenwasserstoffen, Förderung von Beschäftigung und Wachstum, wobei es gilt, den Verbrauchern Energiesicherheit bei erschwinglichen Preisen zu bieten. Das formulierte strategische energiepolitische Ziel zu realisieren bedeutet, Europa in eine in hohem Maße energieeffiziente und CO 2 -arme Energiewirtschaft umzuwandeln, eine neue industrielle Revolution in Gang zu setzen Hierbei spielt die Regelungstechnik eine entscheidende Rolle 3

4 Anwendungsfach Regelung von Kraftwerken und Netzen Netze versorgungssicher, verlustarm und fit für erneuerbare Energien 4

5 Regelungstechnik ist die Grundlage zur Aufrechterhaltung eines funktionierenden und sicheren Verbundnetzbetriebs Blindleistungs-Spannungs-Regelung Wirkleistungs-Frequenz-Regelung Erzeuger Blindleistungserzeugung Wirkleistungserzeugung Spannungshaltung (z.b. 110, 220, 380 kv) Verbundnetz Leistungsgleichgewicht Frequenz Leistungsübertragung, Kompensation des Blindleistungshaushalts der Übertragungsleitungen Verbraucher Wirkleistungsverbrauch 5

6 Europäisches Verbundnetz dynamisches System mit einer Modellordnung > Stuttgart Algier über Ländergrenzen hinweg zur Versorgung von 500 Millionen Menschen in 29 Ländern 6

7 Europäisches Verbundnetz dynamisches System mit einer Modellordnung > f [mhz] 30 Stuttgart Algier t [s]

8 Projekt: Europaweites Frequenzmonitoring 55 o N Aalborg, Denmark 50 o N Gliwice, Poland 45 o N Stuttgart, Germany Timisoara, Romania 40 o N Madrid, Spain Zagreb, Croatia Seville, Spain 35 o N 9 o W Algiers, Algeria Athens, Greece 27 o E 0 o 9 o E 18 o E

9 Blackouts & Auswirkungen USA 14. August Mio. Menschen betroffen Großbritannien/London 28. August 2003 ca. 1 Mio. Menschen betroffen Dänemark/Schweden 23. September 2003 ca. 4 Mio. Menschen betroffen Italien 28. September 2003 über 57 Mio. Menschen betroffen blackout in Europa: ca. 10 Millionen Menschen betroffen 9

10 Blick in die Zukunft: Pläne und Visionen Stärkung bestehender Leitungstrassen zur Intensivierung des internationalen Stromhandels Neue Transportleitungen durch Europa zur Verteilung der Windenergie über lange Distanzen Aufbau eines hybriden Netzes aus Wechsel- und Gleichstromübertragungen ( backbones ) Anbindung von Nordafrika über Gleichstromleitungen zur Nutzung von Sonnenenergie aus der Sahara 10

11 Anwendungsfach Automatisierung in der Energietechnik Erzeuger effizient, hochflexibel und umweltfreundlich 11

12 Kraftwerksregelung Effizienzsteigerung bedeutet Emissionsminderung Erhöhung des Wirkungsgrads Verbesserung des stationären und dynamischen Betriebsverhaltens Einhalten von Sicherheitsvorgaben Minimierung des Anlagenverschleißes Einsparung von Personalkosten 1000 MW entspricht der Leistung von ca Porsche 911 GT3 Siemens: Only one operator for 1000 MW (PowerGen Europe 2003) 12

13 Regelung und Optimierung von fossilen Kraftwerken Kernkraftwerken Wasserkraftwerken Windkraftanlagen dezentrale Kleinerzeuger ( Virtuelle Kraftwerke ) Stromhandel CO 2 -Zertifikate Regelenergie Netzanschluss Lastverhalten Beispiel: P * % G Stromhandel, Wind, dezentrale Einspeisung zahlreiche Lastwechsel :00 12:00 24:00 Uhrzeit Problem: schlechtere Effizienz und Wirkungsgrad vgl. Benzinverbrauch eines Autos im Stadtverkehr 13

14 Blick in die Zukunft: Pläne und Visionen CO 2 -freies Kraftwerk Hochtemperatur-Kraftwerke bis 1100 MW Fusionskraftwerk (ITER) Bau von Offshore-Windparks 14

15 Anwendungsfach Regelung von Kraftwerken und Netzen Lehrveranstaltungen 15

16 Vorlesungsveranstaltungen Pflichtmodul (6 LP): Regelung von Kraftwerken und Netzen Wahlmodule (6LP): Elektrische Energienetze I (Tenbohlen) Energie- und Umwelttechnik (Scheffknecht) Energiewirtschaft und Energieversorgung (Voß) Grundlagen der thermischen Strömungsmaschinen (Casey) Grundlagen Windenergie (Kühn) Hydraulische Strömungsmaschinen in der Wasserkraft (Göde) Photovoltaics I (Werner) Empfehlung für Grundlagen der Natur- und Ingenieurwissenschaften : Elektrotechnik II (Parspour) (WS) Technische Thermodynamik II (SS) 16

17 Anwendungsfach Regelung von Kraftwerken und Netzen Studium und mehr 17

18 Studieren in Schweden: Studieren in Schweden 18

19 Kooperationen zur Industrie Ringvorlesung zur Automatisierung in der Energietechnik: Programm 2009 D. Haake (Vattenfall Europe Generation) Kraftwerkskonzeption 2020: Elektro- und Leittechnikkonzepte S. Wachtel (Enercon) Netzintegration von Windenergie Technologien und Lösungen von ENERCON T. Keuker (Alstom Power Systems) Einführung in die E-und Leittechnik eines Dampferzeugerherstellers G. Dirding (E.ON Kraftwerke) Risiko-/Gefährdungsanalysen aus leittechnischer Sicht eines Kraftwerksbetreibers K. Wendelberger (Siemens PG) Verfahrens- und Regelungstechnik in der Kraftwerks-Leittechnik W. Sattinger (Swissgrid) Netzbetrieb im Zentrum Europas 19

20 Anwendungsfach Regelung von Kraftwerken und Netzen Fragen? 20

21 Messergebnisse , 02:01h Outage Golfech 2, France: P = MW Algier Gliwice Aalborg Madrid Athen Sevilla Timisoara Zagreb Stuttgart f [Hz] :00 + t[s] 21