Energiewende, Chancen und Herausforderungen für Verteilnetzbetreiber
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- Wolfgang Armbruster
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1 Energiewende, Chancen und Herausforderungen für Verteilnetzbetreiber Dipl.-Ing. Andreas Franke Mitteldeutsche Netzgesellschaft Strom mbh Magdeburger Straße Halle (Saale) Mitteldeutsche Netzgesellschaft Gas mbh Magdeburger Straße Halle (Saale)
2 Netzgebiet und Kennzahlen Strom Fläche Netzgebiet Länge Stromleitungen davon Hochspannung davon Mittelspannung davon Niederspannung Versorgte Einwohner Umspannwerke Trafostationen MITNETZ STROM km² km km km km Mio. 2,3 St. 195 St Stand: Stand: Seite 2
3 Grundversorgungsgebiet und Kennzahlen Gas Stand: Fläche Netzgebiet Länge Gasleitungen davon Hochdruck davon Mitteldruck davon Niederdruck Hausanschlüsse Gasdruckregelanlagen Biogaseinspeiseanlagen km² km km km km St St St Seite 3
4 Bei MITNETZ STROM sind die EEG-Ausbauziele der Bundesregierung für 2035 schon jetzt deutlich übertroffen Entwicklung des EEG-Anteils am Letztverbraucherabsatz in Prozent (vorläufiger Stand 2015) Entwicklung Last und Einspeisung in MW Dtl ,7 % Sachsen- Anhalt Sachsen Brandenburg Thüringen MITNETZ Anteil EE-Stromerzeugung am Letztverbraucherabsatz in Prozent [%] MITNETZ STROM Wir sind über 30 Jahre voraus Deutschland Seite 4
5 Angaben in MW Entwicklung der installierten EEG-Leistung im gesamten Netzgebiet von MITNETZ STROM [in MW] Installierte Leistung EEG gesamt Wind MW MW 6000 Wasser 80 MW Biomasse Deponie-, Klär- und Grubengas Solarenergie 326 MW 12 MW MW Anmerkung zu den Daten Es handelt sich um vorläufige Werte (Endgültigkeit tritt erst mit Wirtschaftsprüfertestat zum ein) Seite 5
6 Verteilung der Einspeiseleistung aus EEG auf die Landkreise des gesamten Netzgebietes [in MW] Zeichenerklärung: bis 100 MW 100 MW bis 300 MW 300 MW bis 400 MW 400 MW bis 500 MW größer 500 MW Seite 6
7 Die Reserven im Netz sind mittlerweile weitgehend aufgebraucht und ein erheblicher Teil der Leitungen ist teilweise überlastet EEG-bedingte Umspannwerk-Trafo-Auslastung Leitungsauslastung im (n-1)-fall Auslastung kleinster Trafo 0 80 % < 50% Auslastung kleinster Trafo % 50% 75% Auslastung kleinster Trafo 100 % 75% 100% Transportkapazität im Umspannwerk vollständig ausgelastet >100 % Seite 7
8 Die Volatilität der Erneuerbaren Energien stellt hohe Anforderungen an die regionale Netzstabilität Rückspeisung an 50Hz nimmt zu Anzahl NSM-Eingriffe nimmt zu Ca MW müssen von MITNETZ an 50Hertz abtransportiert werden Beispiel: Montag, der Rückspeisung in Höhe der eigenen Last Seite 8
9 Die Sicherheitsanforderungen steigen Blackout-Gefahr Teil- oder Totalausfall Wiederaufbau der Stromversorgung Netzstabilität ist gefährdet Stress- bzw. Störbetrieb zur Regelung kritischer Situation: Übertragungsnetzbetreiber leiten Systemsicherheitsmanagement (SSM)- Maßnahmen ein, zusätzliche Aufrufe an Verteilnetzbetreiber zu Netzsicherheitsmanagement (NSM)- Maßnahmen Netzstabilität Nutzung von Regelenergie ist gewährleistet Erzeugung und Verbrauch sind auf gleichem Niveau Normalbetrieb Seite 9
10 Durch strukturelle Besonderheiten ist der Anteil an erneuerbaren Energien in Ostdeutschland besonders spürbar Bevölkerungsentwicklung von 2007 bis 2025 in Prozent Gesamte installierte EEG-Leistung in kw je Einwohner zum Quelle: Bundesnetzagentur: EEG-Statistikbericht Seite 10
11 GW Schon heute wird das Energieversorgungssystem in Deutschland zeitweise durch Erneuerbare Energien bestimmt Atomenergie Sonstige Jahresminimallast Dtl. heute Jahreshöchstlast Dtl. heute Leistung konventioneller Kraftwerkspark heute installierte EE- Leistung heute installierte EE- Leistung Seite 11
12 Der Netzausplan der Übertragungsnetzbetreiber sieht drei neue HGÜ-Leitungen vor HGÜ = Hochspannungs- Gleichstrom-Übertragung HGÜ-Korridoren sind notwendig um die erzeugte EEG-Leistung von Norden/Osten nach Westen in die Lastzentren zu übertragen Seite 12
13 inst. Leistung in MW Der Ausbau der Erneuerbaren Energien im MITNETZ- Gebiet nimmt auch weiterhin deutlich zu Heute Wasser Biomasse Solarenergie Windenergie Maximallast bei ca MW Minimallast bei ca MW Seite 13
14 Flächennetzbetreiber Ost gründen eine ARGE und erstellen einen gemeinsamen Netzausbauplan 110 kv niedrige Last hohe Einspeisung strukturschwache Räume demographische Entwicklung Seite 14
15 10-Punkte-Programm ist Meilenstein für Kooperation von ÜNB und VNB Kernelemente der Vereinbarung: - Weiterentwicklung der Systemsicherheit - Bessere Koordination des Netzund Systembetriebes - Wechselseitiger Austausch von Betriebsdaten - Durchführung von Pilotprojekten - Gemeinsame Anstrengungen für Veränderungen im gesetzlichen und regulatorischen Rahmen ARGE der FNB OST.
16 Lösungen für Systemdienstleistungen wurden entwickelt Seite 16
17 Gemeinsamer Netzausbauplan 110 kv und 10-Punkte- Programm zeigen ersten Handlungsbedarf auf. ARGE + 50Hz ARGE Seite 17
18 Die Arbeitsgemeinschaft der Flächennetzbetreiber Ost erarbeitet gemeinsam Netzausbauplan Hochspannung 2015 Netzausbauplan (NAP) 2015 Hochspannung Ostdeutschland Netzentwicklungsplan (NEP) 2025 Übertragungsnetzbetreiber Seite 18
19 Die Aufgaben der Verteilnetze verändern sich alt: zentrale Energieerzeugung neu: dezentrale Energieerzeugung kwh Übertragungsnetze 380-kV/220-kV- kwh Übertragungsnetze 380-kV/220-kV- Verteilnetze 110-kV/MS/NS- Verteilnetze 110-kV/MS/NS- 1 Mio. Erzeuger 1 Mio. steuerbare Lasten Seite 19
20 Die Komplexität steigt Von einigen Hundert Kraftwerken zu heute >2 Mio. Von einem Nachfragemarkt zu einem Angebotsmarkt. Von wenigen aktiven Verbrauchern zu vielen Millionen Seite 20
21 Durch unkoordinierte Zugriffe auf dezentrale Anlagen wird die Systemstabilität gefährdet Abruf Regelenergie Abruf Regelenergie Vertrag Übertragungsnetz ( Stromautobahn ) Höchstspannung Physik Aufruf Systemsicherheitsmanagement (SSM) Börse Direktvermarkter Steuerung nach Marktlage Vertrag heute: 60 GW auf 1,7 Mio. Anlagen Verteilnetz Hoch-, Mittel- und Niederspannung Physik Steuerung nach Netzzustand durch z.b. Netzsicherheitsmanagement ON OFF Seite 21
22 Die Zusammenarbeit aller Akteure des Strommarktes mit dem Verteilnetzbetreiber gewinnen für die Netzsicherheit an Bedeutung - Probleme werden systemkritisch P Q 0 Die Verfügbarkeit der Anlagen und ihr Fahrplan muss bekannt sein damit gegenläufige Interessen von Netzbetreibern, Anlagenbetreibern und Direktvermarkter ausgeglichen werden können Seite 22
23 Der Verteilnetzbetreiber (DSO) bekommt zunehmend Systemverantwortung. Zentrale Erzeugung TSO Zentrale Erzeugung TSO DSO DSO DSO DSO Last Last Last Erzeugung Last Erzeugung Systemverantwortung am Ort der Erzeugung Durch dezentrale Erzeugung entstehen Teilsysteme mit separater Verantwortung Seite 23
24 Nur wenige Netzbetreiber können alle Rollen ausfüllen. Wir müssen einer der führenden Netzbetreiber sein. MITNETZ STROM Risiken Kein Gehör in der Politik nur Kostensenkung als Regulierungsziel Hohe Konkurrenz bei Dienstleistungen Chancen Regulatorisches Geschäft ohne Benchmark Unverzichtbarkeit durch Systemrelevanz Wachsendes Dienstleistungsgeschäft durch Komplexität Seite 24
25 Aus dem Maßnahmenkatalog MITNETZ (I): Vorbereitung auf Großstörungen der Stromversorgung wird vorangetrieben Schmaler Grad zwischen Fiktion und Wirklichkeit Bildung einer gemeinsamen Arbeitsgruppe mit Vertretern von: - Landes- und Kreisverwaltungen sowie Kommunen - Rettungsleitstellen und Feuerwehren - Bundesamt für Bevölkerungsschutz und Katastrophenhilfe - Bundesanstalt Technisches Hilfswerk - Übertragungsnetzbetreiber (50HzT) und Stadtwerke - TOTAL Deutschland GmbH, Tanklager Hartmanndorf Zielstellung der gemeinsamen Arbeitsgruppe: - Erarbeitung von vorbereitenden Maßnahmen - Aufzeigen von Lösungsansätzen für > Kommunikation und > Treibstoffversorgung - Vernetzung der Akteure -Ergebnis: 30 Seiten Papier Seite 25
26 Aus dem Maßnahmenkatalog MITNETZ (II): Aktive Rolle beim Systemsicherheitsmanagement 50Hertz ~ ~ ~ Aufruf Aufruf Absenkung Absenkung Erzeuger Erzeuger (Kraftwerke) (Kraftwerke) Rundsteuertechnik Übertragungsnetzbetreiber Verteilnetzbetreiber MITNETZ STROM Absenkung Einspeiser SW 46 Stadtwerke (Orts-/Arealnetze) Seite 26
27 Aus dem Maßnahmenkatalog MITNETZ (III): Aktive Rolle beim Netzsicherheitsmanagement Veröffentlichung der Entlastungsmaßnahmen im Internet unter Seite 27
28 Aus dem Maßnahmenkatalog MITNETZ (IV): Wir bieten einen automatischen Informationsservice bei Netzstörungen Seite 28
29 Aus dem Maßnahmenkatalog MITNETZ (V): Intelligente Netze können den Netzausbau nicht ersetzen aber unterstützen NOVA Prinzip: 1.Optimierung des aktuellen Netzbetriebs 2.Verstärkung vorhandener Leitungen 3.Ausbau des Netzes mit neuen Leitungen 85% Durchdringungsgrad HS MS Spannungs- Umstellung Leiterseilmonitoring über Astrose Erzeugungsmanagement Leiterseilwechsel Zusätzliche Einspeise UA Hochtemperatur- Leiterseile zusätzliche Leitungen/Kabel reine Anschlusskosten Transformatorenwechsel Regelbarer Ortsnetztransformator Forschung und Entwicklung: Studie Spitzenkappung Studie Gleichzeitigkeit Studie Planungsgrundsätze NS Netzoptimierung Netzverstärkung Netzausbau Seite 29
30 Aus dem Maßnahmenkatalog MITNETZ (VI): Wir nutzen intelligente Technologien im Netz - Pilotprojekte im Hochtemperaturleiterseil Netzgebiet Leiterseil-Monitoring ASTROSE Intelligentes Niederspannungsnetz Rückersdorf regelbarer Ortsnetz- Tansformatoren Spannungsregler Smart Meter Projekt Smart Mobility Thüringen Energieautarkes Haus Seite 30
31 Aus dem Maßnahmenkatalog MITNETZ (VII): Die Sicherheitsanforderungen der Datennetze steigt zukünftig stark an Schmaler Grad zwischen Fiktion und Wirklichkeit alte Welt Ferrariszähler alte Welt - Ferrariszähler neue Welt Messsystem (Bsp. Jahresverbrauch > kwh) neue Welt Messsystem (Bsp. Jahresverbrauch > kwh) Bedrohungspotential Angriffe am Gateway oder aus dem WAN (Zugriff auf Geräteeinstellungen oder software) Seite 31
32 Aus dem Maßnahmenkatalog MITNETZ (VIII): Auch Investitionen in die Netze sind elementarer Bestandteil Seite 32
33 Intelligentes Niederspannungsnetz Rückersdorf Einbau von intelligenten Zählern und Kommunikation Zähler mit registrierender Leistungsmessung (RLM) verwendet Ermittlung der Netzgrößen U, I, P, Q, f mit 15 min-werten Fernauslesung über gesicherte Kommunikationswege Auslesung 1x täglich Seite 33
34 Feldstudie Intelligentes Niederspannungsnetz Rückersdorf - Transparenz im NS-Netz Hintergrund Überschreitung der maximal zulässigen Spannung durch hohe Einspeisung Gezielter Netzausbau ist aufgrund mangelnder Transparenz im NS-Netz nicht möglich Input Output Systemlandschaft MITNETZ AP- Basis: Oracle Tool Basis: SSH-Filesystem Tablet-PC Status: in Planung MABI RessMa Basis: WLAN Basis: intern Basis:??? envia TEL R/Mobile G/Mobile VEM Basis: XML Basis: Oracle Basis: XML Direda Basis: Oracle PLZ- Basis: Oracle Basis: SSH-Filesystem Data Basis: Oracle Basis: Oracle Middleware Middleware Marcator Basis: Oracle ACE Basis: XML/Oracle G/Net Basis: SSH-Filesystem NNLS Basis: Oracle ProNet Basis: SSH-Filesystem Basis: Oracle Basis: XML/Oracle Netzberechnung Basis: Filetransfer Elektra SAP MMP Netan Basis: Filetransfer FM-Profil PM Basis: Oracle Basis: Filetransfer Progecad DXF Projektziele Primär Schaffung von Transparenz im NS-Netz Ableitung des notwendigen Durchdringungsgrades aus netzplanerischer Sicht Sekundär Einsatztest neuer Komponenten für Messung, Regelung und Speicherung Konzepterstellung zur Datenerfassung, Datenablage und Datenverteilung Sammlung von Betriebserfahrungen mit einzusetzender Technologie als Massenprodukt Seite 34
35 Projektablauf Projektschritte Ende RLM Zähler eingebaut und Zählerfernauslesung eingerichtet (U, I, P, Q). Ortsnetzstation Friedersdorf ab Mitte 2013 alle Abgänge messtechnisch erfasst. Ab Oktober 2013 regelbarer Transformator (ront) in dieser Station. Täglich Datensätze in Datenkanälen übermittelt: > Nach 36 Monaten mehr als 160 Mio. Datensätze! November 2015: Beginn Rückbau Zähltechnik (Geplant) Jan/Feb 2016: Abschlussveranstaltung Seite 35
36 inst. Leistung in MW Zusammenfassung: Der Ausbau Erneuerbarer Energien geht weiter Wir nehmen die Herausforderung an Umweltschutz Ausbau der Erneuerbaren geht weiter Heute Prognose Wasser Biomasse Solarenergie Windenergie Netzausbau Netzausbau ist und bleibt das wichtigste Element der Energiewende WEMAG NETZ HSN/ Avacon e.dis Maximallast bei ca MW Minimallast bei ca MW MITNETZ STROM ENSO NETZ TEN rzeugung neu: Versorgungssicherheit Zusammenarbeit von Millionen Akteuren muss neu definiert werden dezentrale Energieerzeugung Wirtschaftlichkeit Zukünftig muss die Wirtschaftlichkeit stärker im Fokus stehen agungsnetze -kv/220-kv- kwh Übertragungsnetze 380-kV/220-kV- teilnetze kv/ms/ns- Verteilnetze 110-kV/MS/NS Seite 36
37 VIELEN DANK FÜR IHRE AUFMERKSAMKEIT Mitteldeutsche Netzgesellschaft Strom mbh Magdeburger Straße Halle (Saale) Mitteldeutsche Netzgesellschaft Gas mbh Magdeburger Straße Halle (Saale)
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