Smart Grid A Way Forward for Hydro

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1 Smart Grid A Way Forward for Hydro

2 Wasserkraftwerke Jedes Wasserkraftwerk ist ein wichtiger Knoten im Netz Bemposta, Portugal Agonitz, Österreich Iron Gate, Rumänien Kandil-Kaskade, Türkei Sihwa, Korea 2

3 Einbettung der Wasserkraft Die heutige klassische Netzarchitektur Speicher Kernenergie Compact Hydro Thermisch Gas, Öl, Kohle Pumpspeicher (Ausgleich) Fluss Haushalte Industrie 3

4 Zukunft des Netzes Politische und technologische Veränderungen 2050 Ziele zur CO 2 -Reduktion Energiemix wird sich ändern Anteil der erneuerbaren Energien steigt Weitere Zunahme volatiler Energien auf allen Netzebenen (400 V..380 kv) Änderung der Energieflussrichtung Kleine dezentrale Energieeinheiten Prosumer producer consumer storage Das Netz der Zukunft: Smart Grid 4

5 Smart Grid Eigenschaften des zukünftigen Netzes wechselnde elektrische Belastung veränderliche Netzzustände neue Grid Codes und Normen höhere Ausfallsicherheit verbesserte Startfähigkeit mehr Dynamik 5

6 Veränderung der Energieerzeugung Beispiel der Windkraftanlagen in Österreich Bestehende Windkraftanlagen 2006 Quelle: Regio Energy Spitzen-Szenario Windkraftanlagen 2020 Erzeugung, Transport und Verteilung braucht neue und intelligente Funktionen 6

7 Einfluss auf die Wasserkraft Kurz/mittelfristig Produktmix im Netz Ausbau der Speicherkraftwerke weitere Zunahme der Kleinwasserkraft Einführung marktreifer neuer Anwendungen Technologieentwicklung Adaptierung aller Komponenten im Kraftwerk sowohl bei Neubau als auch für smart ready Modernisierung 7

8 Einfluss auf die Wasserkraft Produktmix Ausbau der Pumpspeicherung seit 2000 realisiert geplant Deutschland Limberg II Österreich Atdorf 1400 MW Nestil 142 MW Kaunertal 220 MW Kühtai II 200 MW Kops 540 MW Limberg II 480 MW Limberg III 480 MW Tauernmoos 130 MW Feldsee 70 MW Hintermuhr 75 MW Reisseck II 420 MW Limmern 1000 MW Somplago 115 MW Kozjak 400 MW Grimsel MW Sambuco 960 MW Cavaglia II 105 MW Avce 180 MW Val d Ambra II 70 MW Verzasca 300 MW Nant de Drance 600 MW Italien ausgewählte Pumpspeicherwerke in den Alpen ANDRITZ HYDRO Lieferung 8

9 Einfluss auf die Wasserkraft Produktmix Ausbau der Pumpspeicherung 9

10 Einfluss auf Hydro Produktmix Zunehmender Ausbau der Kleinwasserkraft Kommunen im urbanen Bereich Eigenversorgung Industrie EVU für regionale Netzeinspeisung Industrie Eigenversorgung Dezentral ANDRITZ HYDRO nimmt pro Woche 2 Kleinkraftwerke weltweit in Betrieb! 10

11 Einfluss auf Hydro Produktmix Einsatz neuer marktreifer Anwendungen HYDROMATRIX Nutzung bestehender Wasserbauwerke oder Neubau für minimale Fallhöhen 235 Module seit 1987 davon aktuell in Abwicklung: Ashta / Albanien 90 Einheiten Lower St. Anthony Falls / USA 16 Einheiten Chievo / Italien Österreichischer Staatspreis 2010 ECOBulb kompakte Rohrturbine mit mechanischer Regelung 22 ausgelieferte ECOBulb seit 2003 z.b. Stanley Adamson / Kanada 11

12 Einfluss auf Hydro Produktmix Einsatz neuer marktreifer Anwendungen Gezeitenkraftwerke Rohrturbinen für Salzwassereinsatz weltweit größte Gezeitenanlage Sihwa Tidal/Korea (10x 26 MW) Inbetriebnahme 2011 Gezeitenströmungskraftwerke dezentrale Unterwasseranlage am Meeresboden HS300 (300kW) Hammerfest/Norwegen weltweit erste mit dem Netz synchronisierte Anlage seit 2004 erfolgreich in Betrieb (98% Verfügbarkeit) HS1000 (1MW) EMEC/Schottland Inbetriebnahme Oktober

13 Einfluss auf die Wasserkraft Kurz/mittelfristig Produktmix im Netz Ausbau der Speicherkraftwerke weitere Zunahme der Kleinwasserkraft Einführung marktreifer neuer Anwendungen Technologieentwicklung Adaptierung aller Komponenten im Kraftwerk sowohl bei Neubau als auch für smart ready Modernisierung 13

14 Einfluss auf die Wasserkraft Energieerzeugung Water-to-wire Einfluss auf Elektrische Systeme Betriebsführung (SCADA) Generatoren und Erregung Turbinen und Regler 14

15 Einfluss auf die Wasserkraft Technologieentwicklung - Electric Power Systems Erarbeitung neuer Simulationsmethoden für den Einfluss des Netzes Ziel Optimierung der Auslegungskriterien für: Leistungselektronik Leistungsschalter etc. Entwicklungsschwerpunkt Erstellung eines rechnerischen Modells für das gesamte Energiesystem bestehend aus: Hydraulik Mechanik Elektrik Netz 15

16 Einfluss auf die Wasserkraft Technologieentwicklung - Betriebsführung (SCADA) Weiterentwicklung des SCADA-Systems Ziel Betriebsführung mehrerer kleiner dezentraler Energieerzeuger als ein gemeinsames virtuelles Kraftwerk Entwicklungsschwerpunkt Einbindung, Steuerung und Optimierung einer stark dezentralen Kraftwerksstruktur Sicherstellung der Cyber Security Gesamtmodellierung dieser dezentralen Strukturen 16

17 Einfluss auf die Wasserkraft Technologieentwicklung - Generatoren und Erregung Entwicklung eines drehzahlvariablen high-end Generators Ziele optimierte Lösungen für große Pumpspeicheranlagen kostengünstiges Design für kleinere dezentrale Pumpspeicherkraftwerke Entwicklungsschwerpunkt innovatives, neues Konzept unter Berücksichtigung einer deutlich höheren Zahl von Lastwechseln Maximierung der Lebensdauer trotz zusätzlicher thermischer und mechanischer Belastung 17

18 Einfluss auf die Wasserkraft Technologieentwicklung - Turbinen und Turbinenregler Änderung des Designs für Axialturbinen Ziele: Einsatz von Flusskraftwerken für Primärregelung aufgrund der steigenden Windkraftanteile im Netz sowie der Marktanreize für Netzdienstleistungen Entwicklungsschwerpunkte zusätzlich zur Durchflussregelung auch Frequenzregelung Online Optimierung der Betriebsweise Anpassung der Regleralgorithmen zur Verbesserung der Netzqualität 18

19 Einfluss auf die Wasserkraft Smart ready nicht nur für neue Kraftwerke Modulare und schrittweise Adaptierung auch für existierende Kraftwerke 19

20 Smart Grid Die Rolle der Wasserkraft 20

21 Smart Grid Die Rolle der Wasserkraft Kernenergie Thermisch (Gas, Öl, Kohle) Industrie Haushalte 21

22 Smart Grid Die Rolle der Wasserkraft Speicher Compact Hydro Kernenergie Thermisch (Gas, Öl, Kohle) Pumpspeicher Industrie Laufkraft Haushalte 22

23 Smart Grid Die Rolle der Wasserkraft Speicher Compact Hydro Kernenergie Thermisch (Gas, Öl, Kohle) Pumpspeicher Industrie Gezeitenkraft Laufkraft HYDROMATRIX Large Solar Haushalte Gezeitenströmung Wellenenergie 23

24 Smart Grid Die Rolle der Wasserkraft Speicher Compact Hydro Pumpspeicher Industrie Small Solar Large Solar Haushalte emobility µ-hydro Compact Ocean Pump (Wind/Solar) Kernenergie Thermisch (Gas, Öl, Kohle) Energie Insel (Pump-Wind) Gezeitenkraft Laufkraft HYDROMATRIX Gezeitenströmung Wellenenergie Compact PSP (Wind) Transport 24

25 Smart Grid Die Rolle der Wasserkraft Speicher Compact Hydro Pumpspeicher Industrie Small Solar Large Solar Haushalte emobility µ-hydro Compact Ocean Pump (Wind/Solar) Kernenergie Thermisch (Gas, Öl, Kohle) Energie Insel (Pump-Wind) Gezeitenkraft Laufkraft HYDROMATRIX Gezeitenströmung Wellenenergie Compact PSP (Wind) Transport 25

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