Kommt es zu Kapazitätsengpässen bei der Stromerzeugung und -übertragung? und VERENA 2005 Preisverleihung

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1 EINLADUNG ZUM 3. VERBUND-FORSCHUNGSFORUM 2006 Der Verbund lädt Sie herzlich ein zum 31. Forschungsforum mit den Schwerpunkten Kommt es zu Kapazitätsengpässen bei der Stromerzeugung und -übertragung? und VERENA 2005 Preisverleihung Die Veranstaltung findet am Donnerstag, dem 16. November 2006, um 17:00 Uhr im Festsaal der Wiener Börse, 1010 Wien, Wipplingerstraße 34/2. Stock, statt. Begrüßung Dipl.-Ing. Hans Haider Generaldirektor der Österreichischen Elektrizitätswirtschafts-Aktiengesellschaft Forschung im Verbund Baurat h.c. Dipl.-Ing. Dr. Herbert Schröfelbauer Vorstandsvorsitzender der VERBUND-Austrian Hydro Power AG Preisverleihung: VERENA Förderpreis 2005 Verleihung durch das Präsidium der Stiftung Vorträge: Neue Strategien bei der hydraulischen Auslegung von Pumpspeicherkraftwerken em.o.univ.prof. Dipl.-Ing. Dr.techn. Günther Heigerth Technische Universität Graz Netzstrategien für die Stromerzeugung aus erneuerbarer und konventioneller Energie in Europa O.Univ.Prof. Dipl.-Ing. Dr.-Ing. Günther Brauner Technische Universität Wien Diskussion: Dipl.-Ing. Dr. Herbert Schröfelbauer Vorstandsvorsitzender der VERBUND-Austrian Hydro Power AG Im Anschluß laden wir zum Buffet. Bitte melden sie sich bis spätestens Montag, den 13. November 2006, mit beiliegender Fax-Antwort oder per an: Fax: oder

2 3. VERBUND Forschungsforum 2006 Kommt es zu Kapazitätsengpässen bei der Stromerzeugung und übertragung? VERENA 2005 Preisverleihung 16. November 2006, Festsaal der Wiener Börse 1010 Wien, Wipplingerstraße 34/2. Stock Dipl.-Ing. Hans Haider Generaldirektor der Österreichischen Elektrizitätswirtschafts-Aktiengesellschaft 3. VERBUND Forschungsforum

3 VERBUND Forschung im Verbund VV Baurat h. c. Dipl.-Ing. Dr. Herbert Schröfelbauer VERBUND-Austrian Hydro Power AG 3. VERBUND Forschungsforum Inhalt Forschungsforen und berichte Forschungsstatistik Erneuerbare in Österreich VERENA 2005 Preisverleihung 3. VERBUND Forschungsforum

4 Forschung im Verbund Schriftenreihe Band 88 Forschungsforen, Publikationen, Internet Forschungsforen Forschungsberichte Umwelt- und Forschungsdaten 2003, 2004, 2005 Schriftenreihe der Forschung im Verbund 97 Bände erschienen forschung_umwelt/ Umwelt- und Forschungsdaten VERBUND Forschungsforum Erneuerbare in Österreich Wasserkraft hat Tradition Hydro-thermischer Verbundbetrieb Energieverbrauch steigt, Energieeffizienzmaßnahmen reichen nicht Brauchen stabiles Netz 3. VERBUND Forschungsforum

5 Rolle der neuen Erneuerbaren Energien Windkraft Biomassen, PV Erneuerbare sind auch begrenzt Haben Erfahrung mit REN Fluktuation, Prognosemodelle, Integration Wind Regelleistung ( Schattenkraftwerk ), Projekte im Verbund: Gerlos II, Limberg II 3. VERBUND Forschungsforum Ist die Stromversorgung Österreichs noch sicher? lokales Ungleichgewicht Erzeugung/Verbraucher Österreich seit 2001 durchgehend Netto-Stomimporteur Brauchen zuverlässiges Übertragungsnetz F&E-Aktivitäten Schließung 380 kv-ring - EU weites Supergrid Klare Rahmenbedingungen nötig 3. VERBUND Forschungsforum

6 Aktuell 3. VERBUND Forschungsforum VERENA Förderpreis 2005 VERENA Verbund Renewable Energy Award Förderpreise 2005 der Verbund-Stiftung 100 Jahre Elektrizitätswirtschaft Elektrizität aus Wasserkraft und neue erneuerbare Energien Preisgeld: 1. Preis 5.000,- 2. Preis 4.000,- 3. Preis 3.000,- Summe ,- 16 Einreichungen 3. VERBUND Forschungsforum

7 VERENA Förderpreis Preisträger 3. Preis: Dipl.-Ing. Thomas Siebenhüner Diplomarbeit: Demand-Side-Management von Kleinverbrauchern Betreuer: O. Univ.Prof. Dipl.-Ing. Dr.-Ing. Günther Brauner, Institut für elektrische Anlagen, TU Wien 3. VERBUND Forschungsforum VERENA Förderpreis Preisträger 2. Preis: Irene Bischof Diplomarbeit: Rechtliche und wirtschaftliche Aspekte der Entlandung von Stauräumen Betreuer: em. O. Univ.-Prof. Dipl.-Ing Dr. Günther Heigerth, Institut für Wasserbau und Wasserwirtschaft, TU Graz 3. VERBUND Forschungsforum

8 VERENA Förderpreis Preisträger 1. Preis: Dipl.-Ing. Christoph Leitinger Diplomarbeit: Einsatz und Auswirkungen von Phasenschiebertransformatoren im Übertragungsnetz Betreuer: O. Univ.Prof. Dipl.-Ing. Dr.-Ing. Günther Brauner, Institut für elektrische Anlagen, TU-Wien 3. VERBUND Forschungsforum VERBUND Forschungsforum

9 Vorträge des 31. Forschungsforums Neue Strategien bei der hydraulischen Auslegung von Pumpspeicherkraftwerken em. O. Univ.-Prof. Dipl.-Ing Dr. Günther Heigerth, Institut für Wasserbau und Wasserwirtschaft, TU Graz Netzstrategien für die Stromerzeugung aus erneuerbarer und konventioneller Energie in Europa O. Univ.Prof. Dipl.-Ing. Dr.-Ing. Günther Brauner, Institut für elektrische Anlagen, TU-Wien 3. VERBUND Forschungsforum VERBUND Forschungsforum

10 VERENA Verbund Forschungsforum 2006 VERENA 2005 Preisverleihung Neue Strategien bei der hydraulischen Auslegung von Pumpspeicherkraftwerken G. Heigerth, M. Larcher VERENA 2005 Inhalt 1. Heutige Rahmenbedingungen Betriebliche Anforderungen Auslegungskriterien 1. Topographische und technische Gegebenheiten Generelle Auslegung Maschinelle Auslegung 2. Instationäre Vorgänge / Wasserschlösser Wasserschloss -Strategie Sonderlösungen Forschungsprojekte / Neuentwicklungen 3. Projekt Limberg II Projektentwicklung Projektbeschreibung Modelluntersuchungen 2 1

11 VERENA Juli 2006 Q = ca. 130 m³/s 1. Heutige Rahmenbedingungen 3 VERENA 2005 Heutige Rahmenbedingungen Spitzenlast: Hochdruck-Wasserkraftanlagen, Gaskraftwerke Schematisches Tages-Leistungsdiagramm Regelband (idealisiert) Leistung MW Mittellast: Steinkohle, Erdöl Grundlast: Laufkraftwerke, Braunkohle, (Kernkraft) Zeit h (Quelle: VIW) Pumpspeicherung

12 VERENA 2005 Heutige Rahmenbedingungen Besonderheiten der Windenergie: Erzeugung unabhängig vom Bedarf im Netz Keine Erzeugung wegen Abschaltung infolge hoher Windgeschwindigkeiten Pumpspeicherkraftwerke erforderlich 5 VERENA 2005 Beispiel Kraftwerkseinsatz 6 3

13 VERENA Juli 2006 Q = ca. 130 m³/s 2. Topographische und technische Gegebenheiten 7 VERENA 2005 Topographische Gegebenheiten für Speicherbecken Oberbecken Unterbecken Tagesspeicher Wochen- bis Monatsspeicher Jahresspeicher Tagesspeicher (Goldisthal) Kopswerk II Gastein - Oberstufe Wochen- bis Monatsspeicher Roßhag Häusling Malta - Oberstufe Jahresspeicher Limberg II Flußstufe (Vianden) Malta - Hauptstufe 8 4

14 VERENA 2005 Pumpspeichersysteme 5. Juli 2006 Q = ca. 130 m³/s KS. Kraftstation OB. Oberbecken MB. Mittelbecken UB. Unterbecken WS Wasserschloss OB SK KS SK UB Übersichtslängenschnitt KW Feldsee 9 VERENA 2005 Pumpspeichersysteme 5. Juli 2006 Q = ca. 130 m³/s KS. Kraftstation OB. Oberbecken MB. Mittelbecken UB. Unterbecken WS Wasserschloss OB KS MB MB WS KS UB Übersichtslängenschnitt der Speicherkraftwerke Malta 10 5

15 Pumpspeichersysteme VERENA Juli 2006 Q = KS ca.. Kraftstation 130 m³/s OB. Oberbecken MB. Mittelbecken UB. Unterbecken WS Wasserschloss OB SK WS SK KS SK WS SK UB Übersichtslängenschnitt KW Roßhag 11 VERENA 2005 Grundsätzliche Auslegung Ausbauleistung: N T ; N P N = C * Q * H [kw] Für N P = N T Wälzwirkungsgrad η w = η T * η P = 0,70 0,75 Musterauslegung η 12 6

16 VERENA 2005 Maschinelle Auslegung Je nach Betriebsanlagen und Topographie: Horizontale Anordnung: (heute selten) Vertikale Anordnung: P W MG T MG MG T T.. Turbine T MG P Pumpe PT.. Pumpturbine MG Motorgenerator W PT W W... Wandler (Kupplung) P P 13 VERENA 2005 Maschinelle Auslegung 5. Juli 2006 Q = ca. 130 m³/s MG T W P Kraftstation Rottau, Querschnitt 14 7

17 VERENA 2005 Maschinelle Auslegung 5. Juli 2006 Q = ca. 130 m³/s MG T W P Kraftstation Häusling, Querschnitt 15 VERENA 2005 Maschinelle Auslegung MG P T Kraftstation Limberg II, Querschnitt 16 8

18 VERENA 2005 Maschinelle Auslegung Beispiel einer Gegendruckanlage (Quelle: KW Kopswerk II Vorarlberger Illwerke AG) Rifabecken: Stauziel Turbine Absenkziel T Druckluftwasserschloss Verbindungsstollen MG W P Generator Wandler Pumpe Pumpwasserstollen Kraftstation Kopswerk II, Querschnitt 17 VERENA Juli 2006 Q = ca. 130 m³/s 3. Instationäre Strömungen / Wasserschlösser 18 9

19 VERENA 2005 Längenschnitt - Schema Stauziel WS Stauspiegel Absenkziel SK Druckstollen v = 3-5 m/s SK? Bruttofallhöhe Bruttoförderhöhe Druckschacht v = 4-8 m/s Stauziel Stauspiegel Absenkziel SK KS Massenschwingungen (Minuten Frequenz) Druckpendelungen (Sekunden Frequenz) OW - System UW - System 19 VERENA 2005 Auslegungsschaltfälle Einfache Turbinenschaltfälle Mehrfache Turbinenschaltfälle Einfache Pumpenschaltfälle Mehrfache Pumpenschaltfälle Einfache Übergänge Turbinen - Pumpbetrieb Mehrfache Übergänge Turbinen - Pumpbetrieb 20 10

20 VERENA 2005 Wasserschloss-Strategie Aufgaben von Wasserschlössern: Realisierbarkeit längerer Triebwasserwege Hydraulische Trennung des Druckstollens (Kraftabstieg) Beschleunigter Ausgleich der Wassermengen Heutige Anforderung Freie Betriebführung Wasserschlosstypen im Ober- und Unterwasserbereich: Schacht- und Kammerwasserschlösser (Kammer-) Drosselwasserschlösser (Kammer-) Differentialwasserschlösser Druckluftwasserschlösser (z.b.: Norwegen) Druckluft Drossel 21 VERENA 2005 Beispiel einer unsymmetrische Drosselblende (Dämpfungsverhältnis 1 : 2 1 : 4) Drosseleinrichtungen Beispiel einer Wirbeldrossel (Dämpfungsverhältnis 1 : 20 1 : 30) Monatage einer Wirbeldrossel KW Gerlos 22 11

21 VERENA VERENA 2005 PSW Häusling 24 12

22 VERENA 2005 Sonderlösungen Unterkammer im Triebwasserweg (Beispiel Wasserschloss Roßhaag) Kraftstation Differentialwirkung der Oberkammer 25 Forschungsprojekte - Neuentwicklung ANAPURNA - Anpassung und Auslegung von Pumpspeicherkraftwerken Eine Förderung durch die FFG (Forschungsförderungsgesellschaft) im Rahmen der Programmlinie Energiesysteme der Zukunft des Impulsprogramms Nachhaltig Wirtschaften, einer Initiative des Bundesministeriums für Verkehr, Innovation und Technologie Dreikammer Wasserschloss Entwicklung TU Graz VERENA 2005 Innovation Trennung der Unterkammerströmung mit nachheriger Zusammenführung der Wassersäule 26 13

23 Neuentwicklung / Turbinen Gegendruckkammern VERENA 2005 Modellversuche TU Graz 1:22, Untersuchungsbereich im Modellversuch Zusatzbehälter K W S UW-Stollen Schematische Darstellung: Unterwasserbereich Kopswerk II (Quelle: VIW AG) 27 VERENA Juli 2006 Q = ca. 130 m³/s 4. Projekt Limberg II 28 14

24 VERENA 2005 Projektentwicklung 5. Juli 2006 Q = ca. 130 m³/s Projekt VERENA 2005 Turbinentyp: mittlere Rohfallhöhe Anzahl der Maschinensätze max. Turbinenleistung max. Pumpleistung Ausbaudurchfluss 365 m 2 2 x 240 MW 2 x 240 MW Projektbeschreibung Pumpturbine, vertikal eingebaut Turbine = 72 m3/s / Pumpe = 51 m³/s 5. Juli 2006 Q = ca. 130 m³/s Kaverne OW-Triebwasserweg: V ca m³ L ca / 600 m L/B/H = 62/25/43 D: 6,20 / 4,80 m 30 15

25 OKFirste OK-Sohle UK-Firste UK-Sohle VERENA 2005 Wasserschloss Limberg II 31 VERENA 2005 Beauftragung des Instituts Modelluntersuchungen Beispiel einer Vergleichsrechnung 5. Juli 2006 Q = ca. 130 m³/s Z / T - Verlauf hydraulisch konstruktiv Dimensionierung für Turbinentakten Methodik 1D 3D Berechungen Modellversuche hs; hd; Hm; [münn] hs.schachtwasserspiegel OK-Füllung hd...druckhöhe SZ-OB Drosselmodell M = 1:21,8 Prüfung des Dämpfungsverhaltens der unsymmetrischen Drosselblende Q / T - Verlauf Vollmodell M = 1:30 Q [m³/s] Qt.Turbinendurchfluss Qp...Pumpendurchfluss Qs.Stollendurchfluss Qw...Wasserschlossdurchfluss 32 16

26 VERENA 2005 Beauftragung des Instituts Modelluntersuchungen 5. Juli 2006 Q = ca. 130 m³/s hydraulisch konstruktiv Dimensionierung Methodik 1D 3D Berechungen Modellversuche Drossel Drosselmodell M = 1:21,8 Prüfung des Dämpfungsverhaltens der unsymmetrischen Drosselblende Vollmodell M = 1:30 Bild Modellversuch M=1:21,8 33 VERENA 2005 Beauftragung des Instituts Modelluntersuchungen 5. Juli 2006 Q = ca. 130 m³/s hydraulisch konstruktiv Dimensionierung Methodik 1D 3D Berechungen Modellversuche Drosselmodell M = 1:21,8 Prüfung des Dämpfungsverhaltens der unsymmetrischen Drosselblende Vollmodell M = 1:30 Bild Modellversuch M=1:

27 VERENA 2005 AUSBLICK.. 35 VERENA 2005 Danke für die Aufmerksamkeit! 36 18

28 Forschungsforum der Verbundgesellschaft 16. November 2006 Ist die Leistungsbereitstellung und Übertragungskapazität sichergestellt? Netzstrategie für Erneuerbare und Konventionelle Kraftwerke in Europa Günther Brauner Institute for Energy Systems, TU Wien TU Wien Institut für Elektrische Anlagen und Energiewirtschaft 1 Inhalt Status heute Deregulierung /Liberalisierung / Handelskapazitäten Adequacy: Bedarf versus Ausbau Ageing: Kraftwerke und Netz Ausrichtung in Zukunft Erneuerung KW + Netz: Herausforderung & Chance Erzeugung: thermisch, hydraulisch, ökologisch Übertragungskapazitäten UCTE-Erweiterung: Pendelungen, Störungsimport Regenerative Zukunft: Wind, Wasser, Biomasse TU Wien Institut für Elektrische Anlagen und Energiewirtschaft 2 1

29 Strombedarfsentwicklung Österreich Stromverbrauch [GWh] Quelle: E-Control 2 3%/Jahr R 2 = 0, ,0 12,0 10,0 8,0 6,0 4,0 2,0 Veränderung zum Vorjahr [%] - Gleitendes 10a-Mittel 0 0, Inlandstrombedarf (Ges. ohne PSP) in Österreich TU Wien Institut für Elektrische Anlagen und Energiewirtschaft 3 Tendenz im System: Adequacy 1,8 1,6 1,4 1,2 1 0,8 0,6 0,4 0,2 0 Verbrauch Investitionent TU Wien Institut für Elektrische Anlagen und Energiewirtschaft 4 2

30 Trassenlänge von Übertragungsleitungen in Österreich (Genehmigungsverfahren: seit 20 Jahren keine adäquaten Investitionen möglich) Trassenlängen in km kv 220 kv 380 kv Quelle: e-control (Österreich) TU Wien Institut für Elektrische Anlagen und Energiewirtschaft 5 Tendenz bei der Netzbelastung Die Netzbelastung hat sich seit 1980 durch Bedarfssteigerung um den Faktor 1,8 erhöht Der freie Markt benötigt höhere zusätzliche Netzkapazitäten (Die Handelstransaktionen sind in den letzten 10 Jahren um mehrere 100% gestiegen) Die Erzeugung richtet sich nach dem Markt und nicht nach den Bedürfnissen der Übertragungsnetze TU Wien Institut für Elektrische Anlagen und Energiewirtschaft 6 3

31 Entwicklung in benachbarten Netzen Ähnliche Entwicklung mit alten Netzstrukturen und altem Kraftwerksbestand Netzerneuerung in Nachbarregionen ausschließlich mit 380-kV-Leitungen Bei Ausfällen von Leitungen in Nachbarnetzen werden sich die Lastverlagerungen in Österreich vergrößern (größere Leitungskapazitäten fallen aus) TU Wien Institut für Elektrische Anlagen und Energiewirtschaft 7 TU Wien Institut für Elektrische Anlagen und Energiewirtschaft 8 4

32 Erforderliche Maßnahmen heute Engpassmanagement beim Kraftwerkseinsatz Eingriff in den Kraftwerksbetrieb mit Pumpverbot oder Einsatz von hydraulischen Kraftwerken zur Netzstützung Lastflusssteuerung im österreichischen Übertragungsnetz Operatortraining für rasche Reaktion bei Engpässen Kooperation mit Informationsaustausch mit benachbarten Übertragungsnetzbetreibern und Landesenergieversorgern TU Wien Institut für Elektrische Anlagen und Energiewirtschaft 9 TU Wien Institut für Elektrische Anlagen und Energiewirtschaft 10 5

33 Neue thermische Kraftwerken in Planung 5 x 400 MW GuD-Kraftwerke Simmering Timelkam 2006 Mellach 2x400 MW Klagenfurt TU Wien Institut für Elektrische Anlagen und Energiewirtschaft 11 Erneuerung der Kraftwerkskapazitäten Ab 2010 bis 2015 werden etwa bis MW an neuen thermischen Kraftwerken fehlen Thermische Kraftwerke derzeit in Planung (GuD mit KWK) Mellach / Steiermark 2x 400 MW Klagenfurt / Kärnten 400 MW Simmering / Wien 400 MW Timelkam / Oberösterreich 400 MW Summe MW TU Wien Institut für Elektrische Anlagen und Energiewirtschaft 12 6

34 Regenerative Energien Große Auswirkung im Übertragungsnetz Großwasserkraft: Fluss- und Speicherkraftwerke Windenergie Geringe Auswirkung im Übertragungsnetz Kleinwasserkraftwerke Biomasseanlagen Photovoltaik TU Wien Institut für Elektrische Anlagen und Energiewirtschaft 13 TU TU Wien Institut für Elektrische Anlagen und Energiewirtschaft Institut für Elektrische Anlagen und Energiewirtschaft 14 7

35 TU TU Wien Institut für Elektrische Anlagen und Energiewirtschaft Institut für Elektrische Anlagen und Energiewirtschaft 15 Windenergie in Österreich Installierte Leistung in MW , TU Wien Institut für Elektrische Anlagen und Energiewirtschaft 16 8

36 Windenergie heute in 2 MW Technik: 1000 MW, Potenzial 2000 MW zukünftig in 5 MW-Technik: Potenzial MW Simmering Timelkam 1200 MW 2006 Mellach 2x400 MW Wind Pumpspeicher Klagenfurt TU Wien Institut für Elektrische Anlagen und Energiewirtschaft 17 Erforderlicher Netzausbau: Schließen des 380-kV-Sicherheitsringes 380-kV-Leitung der APG 220-kV-Leitung der APG Transportrechte der APG auf Fremdleitungen Slavetice CZ Sokolnice Umspannwerk der APG geplantes Umspannwerk der APG Umspannwerk im Fremdeigentum Memmingen Leupolz Obermooweiler 380 kv kv Meiningen 380 kv kv Westtirol Bürs Zell am Ziller N D Pleinting Pirach Altheim Simbach St. Peter Salzach-Neu Salzach Pongau TAUERN Kaprun Hauptstufe Aschach Betrieb 220-kV Wallsee Ybbsfeld Hausruck ERNSTHOFEN Klaus Pyhrn Weißenbach Hessenberg Dürnrohr Bisamberg Kledering Etzersdorf WIEN SÜDOST Ternitz Südburgenland Neusiedl SK H Györ Györ S Oststeiermark CH Pradella 380-kV-Leitungen 220-kV-Leitungen km I Soverzene Lienz OBER- SIELACH Podlog Kainachtal Maribor SLO Short Term Medium Term TU Wien Institut für Elektrische Anlagen und Energiewirtschaft 18 9

37 Freileitungs-Mastbilder im Vergleich 220 kv (1955) 380 kv (2000) TU Wien Institut für Elektrische Anlagen und Energiewirtschaft 19 Vergleich von 220-kV- und 380-kV- Freileitungen (je System) Nennspannung 220 kv Seilquerschnitt Al/St 2 x 340 / 110 Natürliche Leistung 200 MVA Thermische Grenzleistung 580 MVA 380 kv 3 x 635 / MVA MVA hohe natürliche Leistung: geringerer Trassenbedarf geringe Verluste verbesserte Stabilität hohe thermische Leistung: Blackoutsicherheit TU Wien Institut für Elektrische Anlagen und Energiewirtschaft 20 10

38 Systemlängen der Spannungsebenen (e-control, VDN) Deutschland Österreich 220/380 kv Systemlängen in km Systemlängen in % 2,2 Systemlängen in km Systemlängen in % 2,7 110 kv , , kv , ,5 0,4 kv , ,1 TU Wien Institut für Elektrische Anlagen und Energiewirtschaft 21 Systemlängen der Spannungsebenen Deutschland Österreich 220/380 kv Systemlängen in km Systemlängen je Einwohner 0,45 m Systemlängen in km Systemlängen je Einwohner in km 0,8 m 110 kv ,93 m ,35 m kv ,2 m ,0 m 0,4 kv ,4 m ,9 m TU Wien Institut für Elektrische Anlagen und Energiewirtschaft 22 11

39 Zukunft der Übertragungsnetze Bilden immer größerer Systeme Sicherheit der Übertragungsnetze von immer größerer Bedeutung Ausgeglichene regionale Erzeugungsbilanz schafft natürliche Sicherheit TU Wien Institut für Elektrische Anlagen und Energiewirtschaft 23? GB BE NL DE CZ PL SK IPS/UPS PT ES FR CH IT AT SL HR HU BH Y O FY SH RO BG? GR TN TQ IR N MA DZ? LY EG SY LI IE JO AS IR K UCTE - Synchronbereich morgen? Quelle: UCTE/RWE: Grebe TU Wien Institut für Elektrische Anlagen und Energiewirtschaft 24 12

40 Niederfreuquente Pendelungen: Power System Oscillations Pendelneigung in großen Systemen nimmt zu Zusätzliche koordinierte Maßnahmen erforderlich Langsamere Turbinenregelung Pendeldämpfung PSS Facts Langfristig: Übergang von natürlicher zu künstlicher Stabilität (Reglerstabilität) TU Wien Institut für Elektrische Anlagen und Energiewirtschaft 25 Mode 1 im Europäischen Verbundnetz f=0.199 Hz ζ=13,3% Quelle: Uni Duisburg: Ehrlich TU Wien Institut für Elektrische Anlagen und Energiewirtschaft 26 13

41 Mode 2 im Europäischen Verbundnetz f=0.292 Hz, ζ=2.9% Quelle: Uni Duisburg: Ehrlich TU Wien Institut für Elektrische Anlagen und Energiewirtschaft 27 Mode 3 im Europäischen Verbundnetz f=0.368 Hz ζ=0.9% Quelle: Uni Duisburg: Ehrlich TU Wien Institut für Elektrische Anlagen und Energiewirtschaft 28 14

42 Oszillatorische Instabilität nach Generatorausfall Quelle: Siemens TU Wien Institut für Elektrische Anlagen und Energiewirtschaft 29 Dampfung von Power Oscillations durch FACTS Quelle: Siemens TU Wien Institut für Elektrische Anlagen und Energiewirtschaft 30 15

43 Sicherheit im Übertragungssystem in Zukunft Technische Sicherheit der Übertragungsnetze Übertragungskapazitäten zwischen UCTE-Teilnetzen Regionaler Ausgleich zwischen Bedarf und Erzeugung Information und Kooperation zwischen TSO s Reguliertes Engpassmanagement mit Markteingriff Allgemein anerkannte Regeln UCTE: Operational Handbook Geplante Investitionen in Österreich 6 Mrd. in Netze und 6 Mrd in Erzeugungskapazitäten TU Wien Institut für Elektrische Anlagen und Energiewirtschaft 31 USA-Blackout: Spannung am 14. August 2003, verglichen mit den vorherigen Wochentagen Quelle: Gellings/EPRI STAR-345 kv BUS Aug 8, 11, 12, 13, and 14, kv Aug 11-Aug 12-Aug 13-Aug 14-Aug Normal operating range August 12, 13, and 14 Blackout pm EDT :00:00 01:00:00 02:00:00 03:00:00 04:00:00 05:00:00 06:00:00 07:00:00 08:00:00 09:00:00 10:00:00 11:00:00 12:00:00 Hour hohe Netzvorbelastung TU Wien Institut für Elektrische Anlagen und Energiewirtschaft 32 13:00:00 14:00:00 15:00:00 16:00:00 17:00:00 18:00:00 19:00:00 20:00:00 21:00:00 22:00:00 23:00:00 16

44 Risiko-Orientierte Versorgungssicherheit [SINTEF 2006] TU Wien Institut für Elektrische Anlagen und Energiewirtschaft 33 UCTE-Störung vom 4. November 2006 TU Wien Institut für Elektrische Anlagen und Energiewirtschaft 34 17

45 Ursache der Störung Abschaltung einer zweisystemigen 380-kV-Leitung in Norddeutschland Ausweitung zu nachfolgenden Leitungsüberlastungen mit Bildung von drei Inselnetzen Ostnetze mit Erzeugungsüberschuss von MW (Überfrequenz bis 50,2 Hz) Westnetze mit Erzeugungsmangel (Unterfrequenz bis 49 Hz). TU Wien Institut für Elektrische Anlagen und Energiewirtschaft 35 Kraftwerksausfälle in Österreich Wien 700 MW Steweag-Steg 80 MW BEWAG 230 MW Windkraft EVN 450 MW Windkraft Netzstützung durch automatisches Anfahren von Speicherkraftwerken Kaprun Malta Zillertal TU Wien Institut für Elektrische Anlagen und Energiewirtschaft 36 18

46 Lastanpassung im UCTE-Netz TU Wien Institut für Elektrische Anlagen und Energiewirtschaft 37 Engpassmanagement Definitionen von Engpässen Kurzfristige Engpässe (nicht prognostizierbare) Langfristige Engpässe (prognostizierbare) TU Wien Institut für Elektrische Anlagen und Energiewirtschaft 38 19

47 Kurzfristige Engpässe Ursachen Ausfall von Netzbetriebsmitteln Nicht geplante Flussverschiebung durch weiträumige Transite Technische Maßnahmen (kurzfristiges EPM) Betriebliche Schaltungsmaßnahmen Veränderter Kraftwerkseinsatz (Re-Dispatch) Schutzmassnahmen (Sollbruchstellen) Lastabschaltungen TU Wien Institut für Elektrische Anlagen und Energiewirtschaft 39 Eingriffe in die Erzeugungsstruktur (Re-Scheduling) Der ÜNB kann einzelne Kraftwerke verpflichten, ihren Einsatz derart zu andern, dass Engpässe vermieden werden (Zonales Rescheduling, Intra Day Trading) Der TSO kann einzelne Erzeuger vorübergehend abschalten (z.b. Windenergie) oder Notreserven Aktivieren (Pumpspeicher) TU Wien Institut für Elektrische Anlagen und Energiewirtschaft 40 20

48 Zonales Re-Scheduling Finanzielles Re-Scheduling durch Preisanreize Technisches Re-Scheduling (zonaler Augleich) Generation Erzeugung Load Last Minderpreis Zone Zone 1 1 Zone 2 Zone 2 Mehrpreis TU Wien Institut für Elektrische Anlagen und Energiewirtschaft 41 Eingriffe in die Verbraucherstruktur Spannungsabsenkung (Spannungsregler sperren) hilft nur im Verteilnetz ungeeignet für elektronische Verbraucher Haftung wegen schlechter Spannungsqualität Lastbeeinflussung (Demand Side Management) Rundsteuersignale zur Lastbeeinflussung Lastanpassung (vorübergehende Abschaltung) TU Wien Institut für Elektrische Anlagen und Energiewirtschaft 42 21

49 Langfristige Engpässe Ursache n-1-kriterium kann bei Annahme aller angemeldeten Fahrpläne nicht eingehalten werden Kommerzielle Maßnahmen (kommerzielles EPM) Berechnung der verfügbaren Übertragungskapazität Vergabeverfahren Verweigerung des Netzzugangs (ElWOG 20) Reihung (ElWOG 19) TU Wien Institut für Elektrische Anlagen und Energiewirtschaft 43 Zusammenfassung Trassenkapazität langfristig beschränkt Erneuerung in Richtung 380 kv erforderlich Regionale Eigenerzeugungsquote vermindert Trassenbedarf Zukünftiger Ausbau der Windenergie (onshore und offshore) erfordert weitere Netzverstärkung Sicherheit wird zukünftig hohe Bedeutung haben FACTS zukünftig zur Dämpfung von Pendelungen evtl. erforderlich TU Wien Institut für Elektrische Anlagen und Energiewirtschaft 44 22

50 Danke für Ihre Aufmerksamkeit! X TU Wien Institut für Elektrische Anlagen und Energiewirtschaft 45 23