VDE Kongress 2002 ETG Fachtagung: Betrieb von Energienetzen im Europa von morgen Dresden Oktober 2002

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1 VDE Kongress 2002 ETG Fachtagung: Betrieb von Energienetzen im Europa von morgen Dresden Oktober 2002 Einbindung großer Windleistungen in das europäische Verbundnetz W. L. Kling TenneT bv J.G. Slootweg Delft University of Technology D. Wensky ABB Utilities GmbH ABB R. Völzke Siemens AG T U Delft M. Luther E.ON Netz GmbH

2 VDE Kongress 2002 ETG Fachtagung: Betrieb von Energienetzen im Europa von morgen Dresden Oktober 2002 Einbindung großer Windleistungen in das europäische Verbundnetz Übersicht Einleitung Situation der Windenergie in Deutschland und Europa Konzepte zur Netzanbindung von Großwindparks Systemanforderungen und Netzentwicklung Dynamisches Betriebsverhalten von Großwindparks Fazit

3 Offshore-Windenergie: Infrastruktur ist Herausforderung Meer Land P Landanbindung! Netzanschluss! Netzausbau! Ausregeln! Windpark-Entwickler Übertragungsnetzbetreiber

4 Installierte Windenergieleistung in Europa tal: MW tand: Juli 2002) Schweden 1,5% 280 MW Andere 2,2% 407 MW Irland 0,7% 125 MW Portugal 0,7% 127 MW Griechenland 1,5% 272 MW Großbritanien 2,7% 498 MW iederlande 2,7% 501 MW Italien 3,8% 700 MW änemark 13,2% 2456 MW Spanien 19,9% 3712 MW Deutschland 51,1% 9500 MW elle: Windpower Monthly

5 Entwicklung der Windenergie in Deutschland Installierte Leistung / Installed Capacity, MW Onshore and Offshore Onshore Jahr / Year

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7 Windeinspeisung in der E.ON Regelzone Mo Di Mi Do Fr Sa So Wochengang ab

8 hore-projekte in der Nordsee (Endausbau) ABB 2100 MW Nordsee Windpower? MW GEO 1500 MW Projekt 2600 MW Butendiek 240 MW DK kon Nord 1040 MW rgiekontor 2290 MW mbeck 625 MW ue 2900 MW Rennert/EEP 360 MW Winkra 1760 MW Windland 1020 MW Enova 1430 MW NL Emden Energiekontor 240 MW Wilhemshaven Summe MW

9 Gebräuchlichste Typen von Windenergieanlagen Kurzschlussläufer-Asynchrongenerator Doppelt gespeister Asynchrongenerator Getriebelos eingebundener Synchrongenerator

10 Planungsphasen eines Offshore-Windpark-Projektes Wind-Atlas Standortvorschlag Überprüfung Rechtssituation Netzanbindung Feasibility und Antrag Finanzierungskonzept Standort- Untersuchung Umwelt-Verträglichkeitsstudie Detailunters. Netzanbindung Standort- Detailunters. Machbarkeitsstudie Grobkonzept Netzanbindung Wind- Messungen Definition der Leitund Steuertechnik Definition des kommerziellen Konzepts Verhandlung Finanzierung Stromliefervertrag Bau Netzanschlussstation Erstellung Offsh.-Plattform Turbinen Beschaffung internes Windparknetz Ausführungsplanung Netzanbindung Kabelverlegung Turbinenerrichtung Endmontage + Inbetriebnahme Abnahme Betrieb & Wartung Anlagen- Rückbau

11 Anschluss eines Offshore-Windparks Quelle: Sieme

12 HVDC - Light: Onshore-Station ( 330 MVA ) Gebäude : 90 x 18 m Quelle: ABB

13 tztechnische Kriterien für die Grenzen von Windeinspeisung Thermische Grenzen Spannungsstabilität Frequenzstabilität

14 Lastfluss und Windeinspeisung G 380/220 kv G 380/220 kv Netz Netz 110 kv Netz 110 kv Netz MS MS Last Last Ohne Wind Mit Windüberschuss

15 Spannungsprofil nach dreipoligem Fehler Ausfall der gesamten WEA-Einspeiseleistung

16 Quelle: IAEW RWTH Aachen Einbindung großer Windleistungen in das europäische Verbundnetz Windenergieentwicklung und Netzausbau für E.ON Netz MW installierte Windleistung zusätzliche Trassenkilometer Kumulierte zusätzliche Trassenkilom und 380 km Kosten 110 Mio. 400 Mio. 550 Mio.

17 Prognostizierte Windentwicklung und mittlerer Regelbedarf für E.ON Netz MW installierte Windleistung Regelleistungsbedarf Quelle: IAEW RWTH Aachen 2002

18 au von Windenergieanlagen - Herausforderungen für temtechnik und Netz Welche Maßnahmen für den Ausbau des Übertragungsnetzes sind erforderlich? Welchen Einfluss hat der zunehmend Zuwachs an Leistungselektronik auf das Netz? Welche Auswirkungen hat der Verlust der Netzstützung aus Großkraftwerken im Gesamtsystem auf - Netzschutz, - statische und dynamische Stabilität, - Kommutierungsverhalten von Wechselrichtern, - Resonanzen? Welchen Beitrag können WEA zur Netzstützung liefern? Welche Kraftwerkskapazitäten sind künftig zur Ausregelung der Windenergie notwendig?

19 Fazit Windausbau wird on- und off-shore weiter voranschreiten Abgestimmtes, gemeinsames Vorgehen von Projektplanern, WEA- und Systemtechnikherstellern, Netzbetreibern und Genehmigungsbehörden bzw. der Politik notwendig Mehrbelastungen auf Seiten der Netzbetreiber müssen fair (bundes- und europaweit) verteilt werden und dürfen nicht bei einzelnen Unternehmen verbleiben Künftige Untersuchungen des Gesamtsystems bedürfen zur Erhaltung der Versorgungssicherheit zusätzlicher gemeinsamer Initiativen der europäischen Übertragungsnetzbetreiber

20 Windeinspeisung erfordert neue Netzinfrastruktur und regelnde Maßnahmen Früher Höchstspannungsnetz Heute 110 kv 10/20 kv Niederspannungsnetz