Energiewende und Versorgungssicherheit - Ein Widerspruch? Energiewirtschaftliche und technische Aspekte eines Zukunftsprojektes

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1 Energiewende und Versorgungssicherheit - Ein Widerspruch? Energiewirtschaftliche und technische Aspekte eines Zukunftsprojektes Franz Hofbauer Asset Wien,

2 Die Austrian Power Grid AG ist der österreichische Übertragungsnetzbetreiber Regelzonen- und Regelblockführer Österreichs ITO gem. ElWOG seit März 2012 eine 100% Tochter der VERBUND AG Arbeitgeber für 480 MitarbeiterInnen und betreibt 63 Umspannwerke Maste ~7000km Systemlänge (380-/220-/110-kV) Wirtschaftliche Kennzahlen: Anlagevermögen: MEUR * Umsatzerlöse: 731 MEUR * * Geschäftsbericht

3 Anfang der überregionalen Stromversorgung in Zentraleuropa Generalplan Deutschlands Reichselektrizitätsversorgung durch Oskar von Miller Erarbeitung Konzept des Verbundnetzes (auf 220kV Basis) Versorgung Gesamt-Deutschlands mit DE AT DE AT Strom 1930/ kV Doppelleitung Bürs - DE Historisch 220kV Doppelleitung Ernsthofen St. Peter - DE Ziel der historischen Konzepte: Zusammenarbeit der Grundlastkraftwerke mit den Speicherkraftwerken in den Alpen! 3

4 und hier stehen wir heute! 4 Hintergrund:

5 System length km in % Instandhaltung von Leitungen und Werken ist von hoher Wichtigkeit Beispiel: Altersstruktur der Übertragungsleitungen 60,0% 50,0% 40,0% 30,0% 20,0% Summe 110 von kv 110-kV Summe 220 von kv 220-kV Summe 380 von kv 380-kV Summe Total Sum von Gesamt 10,0% 0,0% Year of commissioning 1/3 der gesamten Übertragungsinfrastruktur ist älter als 30 Jahre!

6 Bedeutung von (Strom-) Infrastruktur zur Entwicklung moderner Volkswirtschaften Infrastructure is the bedrock of a nation s competiveness, prosperity and even social well-being. * Versorgungssicherheit Internal Electricity Market (IEM) *) World Economic Forum, Infrastructure Investment Policy Blueprint 02/2014 Effizienz (Kosten) Nachhaltigkeit 6

7 Gesamtsystemgebundenheit Säulen der sicheren Stromversorgung im europäischen Stromsystem Netzgebundenheit Nichtspeicherbarkeit Versorgungssicherheit ist national, regional und europäisch zu denken! 7

8 Die Energieversorgung der Zukunft Smart Grid Erneuerbar & Nachhaltig Prosumer Smart Meter Speicher EU-Ziele 2030 Flexible großtechnische Erzeugung Power to Gas e-mobility e-highways 2050 Sicher & Günstig

9 Das Stromsystem heute marktwirtschaftlicher Kraftwerkseinsatz bestimmt Stromflüsse Trends Entwicklung paneuropäischer Markt Stromhändler Vertrieb / Sales Internationaler Strommarkt Gesamtsystembetrachtung Fundamentaler Systemwandel im Erzeugungsbereich Europäisches Stromnetz 9

10 Erzeugung aus Laufkraftwerken YTD 2015/2016 Tagessummen, Werte basierend auf öffentlichen Daten Sommer 2016: gute Wasserführung Sommer 2015: trockener Sommer

11 Zunehmende Volatilitäten im System fordern den Netzbetrieb ~ 800 MW Rückspeisung Quelle: Insgesamt bereits über 430 abzuwickelnde Fahrpläne pro Tag (day ahead+intraday) Flexibilisierung des Gesamtsystems ist für weitere Integration von EE und Systemsicherheit entscheidend 11

12 Marktsystem für hohen Anteil an Erneuerbaren gerüstet? Hohe EE Einspeisung Niedrige Zeichnet EE Einspeisung sich in Polen derzeit ab Drohpotenzial: Regionales Deckungsproblem aufgrund fehlender Übertragungskapazitäten Drohpotential: Regionales Deckungsproblem aufgrund fehlender Übertragungskapazitäten oder fehlender Kraftwerke!! Für regionale Lastdeckung und Engpassmanagement: Gesicherte, kurzfristig abrufbare Kraftwerke notwendig (Netzstabilität)!

13 Future Base Preise Zeitreihe für jedes Future -Jahr und Tag des Handels 60 variable costs natural gas / CCPP variable costs hard coal variable costs lignite

14 Kritische Netzsituation APG am Hoher West-Ost-Lastfluss in Österreich Hohe PV-Erzeugung in DE Hohe Importe Ungarn und Süd- Ost-Europa Wind in DE ~10GW PV in DE ~23GW Ausfall des Leitungssystems 221 Tauern Weißenbach nach erfolgloser AWE (Baum in der Leitung) Massive N-1 Verletzungen: 220kV St. Peter Hausruck 220kV Tauern Weißenbach 380kV Dürnrohr - Wien Südost Dürnrohr Slavetice usw

15 Kritische Netzsituation APG am PL DE Angefallene EPM Kosten in AT : ca. 1,7 Mio CZ CZ Maßnahmen: Netzreserve voll ausgeschöpft (Mellach, Timelkam) Keine weiteren KW im Osten kurzfristig verfügbar! Voller Abruf der im Osten verfügbaren Tertiär-Regelreserve (175MW) Gegensteuerung durch Sekundärregelung im Westen Zusätzlich Not-MRA mit ELES

16 Kritische Situation in PL in KW 33 ( ) Wind bis zu 16 GW PL PV bis zu 19 GW DE CZ Mangelnde Verfügbarkeit von Erzeugungskapazitäten in Polen: Wartung Kühlwasser Mangel MW Hohe Temperaturen führten zu geringerer Auslastbarkeit der Leitungskapazitäten Massive Lastabschaltung von Industriekunden in PL notwendig (bis zu 2 GW)

17 Kritische Situation in PL in KW 33 ( ) PL DE CZ Redispatch Abrufe von APG in Höhe von bis zu 2900 MW und 35,7GWh MW

18 Weihnachts-Feiertage mit Import-Rekordwerten am Wind in DE bis zu MW n-1-befunde ohne Redispatch Day-ahead Fahrplan DE AT bis zu MW Day-ahead Reglersaldo APG bis zu MW

19 Weihnachts-Feiertage mit Import-Rekordwerten am Wind in DE bis zu MW Umfangreicher Redispatch erforderlich, allein in AT bis rd MW n-1-befunde ohne Redispatch

20 Störung in Salzburg am Überspannungsauslösungen in der Mittelspannungsebene 3 1-polige AWE auf 220kV- Leitung 2 Kurzschluss auf 110kV- Leitung 1 Ablauf der Störung 1. Kurzschluss auf 110kV-Leitung Pongau-Golling 2. Schutzauslösung im UW Pongau 3. Zeitgleiche einpolige Kurzunterbrechung (AWE) der beiden 220kV-Systeme von Salzburg nach Salzach 4. Schutzauslösung im UW Golling 5. Überspannungsauslösungen in manchen 10/30kV- Mittelspannungsknoten Ausfall von Verbrauchern APG wird zusätzliche Schutzfunktionen für 220kV-Anbindung implementieren. Die Überspannungsauslösungen auf der Mittelspannungsebene und somit die Verbraucherausfälle waren aus Sicht der APG-Experten jedoch nicht Folge der 220kV-Schutzauslösung. Detailliertere Untersuchungen noch im Laufen. Generell derzeitige Anbindung von Salzburg strukturelle Schwachstelle!

21 Ausfall PST Tauern (Fehlerhafter SF 6 -Kabelendverschluss in der Schaltanlage des PST) IBN der Anlage:

22 Aus dem SF 6 -Gasraum ausgebaute Kabelbuchse

23 [Mio. ] Kosten für Eingriffe in den Markt aufgrund fehlender Netzinfrastruktur steigen! Gesamtdarstellung Quartalsweise Kosten regionaler Partner APG-Anteil : von Sept-Dez. noch aufgetretene Kosten > 100MEUR

24 Entwicklung des Kraftwerkparks in AT [MW] (1) Gemäß TYNDP 2016 Szenarien

25 Entwicklung des Kraftwerkparks in AT [MW] (2) Gemäß TYNDP 2016 Szenarien 990; 3% 10346; 35% 990; 4% 4271; 15% 16172; 42% 6030; 16% Vision GW 3880; 14% Vision GW 4750; 12% 6072; 21% 2000; 7% 800; 3% 3000; 8% 1200; 3% 6072; 16% 25

26 Ausblick 2030: TYNDP 2016 Vision 4 (optimistisches Szenario) o o o o Energiewende in voller Fahrt Massiver RES Ausbau konzentriert an den Rändern der Region (DE, FR and IT) - auf Kurs zu den EU 2050 Zielen Kernkraft-Ausstieg in Deutschland ist vollzogen Rückgang der Atomkraft in FR und CH Europaweit: GW, Verdreifachung der Windkraft!! GW, Verdreifachung der PV!! Entspricht der Leistung von mehr als 1400 Donaukraftwerken

27 Transformation des Stromsystems Fokus auf Gesamtoptimum Handel Erzeugung Übertragung

28 Divergierende Entwicklungen - Zerreißprobe für das System Fokus auf Gesamtoptimum Herausforderungen für den Betrieb steigen enorm: Engpassmanagement, Intraday-Handelsstop, CBR, TSC! System- und! Versorgungssicherheit Merit Ordereffekt Betrieb? Netzausbau (TYNDP, Masterplan, NEP) Zukunft

29 Stärkste Waffe ist Netzausbau Netzentwicklungsplan der APG Planungszeitraum: Insgesamt 36 Projekte 32 bereits durch NEP genehmigt 4 neue Projekte (NEP 16-1 bis 16-4) Der NEP 2016 wird Anfang September 2016 bei ECA zur Genehmigung eingereicht Insgesamt 36 Projekte Neue Leitungen: rd. 370 km *] Upgrade von Leitungen: rd. 390 km *] Rd. 35 neue Transformatoren mit einer Gesamtleistung von ca MVA Neubau und Erweiterungen/Verstärkungen zahlreicher Umspannwerke: rd. 150 neue Schaltfelder (380/220/110 kv) *] Trassen-km aber Verfahrensdauern verzögern den Netzausbau drastisch! AUSTRIAN POWER Bsp. GRID AGSalzburgleitung

30 Das NOVA-Prinzip (Netzoptimierung vor Ausbau)

31 Netzverstärkung/Optimierung Innovationssektion

32 Zielsetzung der Innovationssektion Optimierung von Freileitungen hinsichtlich Schallemissionen für zukünftige Projekte Erprobung durchmesserverstärkter Seile Erprobung hydrophil farbbeschichteter Seile Erprobung der adaptierten Mastgeometrie Entwicklung, Typprüfung und Erprobung Isoliertraverse Anbindung der Isoliertraverse an bestehende Stahlgittermasten Erprobung des Montageablauf unter Berücksichtigung von Instandhaltungsaspekten bzw. Optimierung der Abschaltungen Weiterentwicklung Schallmessmethodik Einbau u. Erprobung der o.g. Komponenten in eine bestehende 380 kv-ltg. (380-kV-Leitung Dürnrohr Kronstorf im Bereich Bezirk Melk)

33 Innovationssektion Vergleich vor- und nach dem Umbau

34 Innovationssektion Vergleich Bestand - Umbau

35 Schalloptimiertes Leiterseil Seilbeschichtung mit hydrophiler Farbe Seil ohne Beschichtung: Wassertröpfchen Teilentladungen/Corona hydrophile Seilbeschichtung benetzender Wasserfilm leises Seil Vergrößerung des Seildurchmessers ohne mechanische Auswirkungen auf die Masten vergrößerter Seildurchmesser reduzierte Randfeldstärke geringere Corona-Geräusche AlMgSi-Draht Kunststoffröhrchen

36 Innovationssektion Auswertung Dauerschallmessung bei Regen Dauerschallmessung vor Umbau (2013) im Vergleich zur Messung nach Umbau (2016) Schallreduktion ist abstandsabhängig (besonders gute Wirkung im Nahbereich) und regenabhängig (bessere Wirkung bei hoher Regenrate) Messung 2013 Messung 2016 Abstand zur Leitung in Meter typische Regenrate für Schallbewertung: 6 mm/h 36

37 Ergebnisse Dauerschallmessung Innovationssektion Innovationssektion ist nach Umbau leiser als vor dem Umbau Effekt der Schallreduktion bei Innovationssektion ist abstandsabhängig Im Trassenbereich Reduktion um ca. 6-8 db (bei 6 mm/h Regen) In 35 m Abstand: Reduktion ca. 5 6 db In 70 m Abstand: Reduktion ca. 2 3 db 37

38 db Innovationssektion Detailanalyse Schallpegel bei Regen für 70 m 60 Schallpegel-Änderungen Innovationssektion Werte für 70 m Abstand bei 6 mm/h Regen 0 Isoliertraversen 2 dickeres Seil 50 6 neues Seil 6 Beschichtung Dauerschallmessung 2013 Dauerschallmessung Gesamt-Reduktion ca. 2 db altes Seil Bestandsleitung Schallreduzierende Maßnahmen Schalloptimierte neue Leitung 38

39 Ergebnisse Innovationssektion Komponente Isoliertraverse typgeprüft und erfolgreich eingesetzt (inkl. Anbindung an bestehende Stahlgittermasten) Steht ab sofort als Komponente zur Verfügung Einsatz bei Sanierungsprojekten, z.b. zur Erhöhung von Bodenabständen z.b. 80-Grad Upgrade, Seiltausch Hochtemperaturseil, neue Ltg./Mastdesign (Twinni) Wesentliche technische Grundlage für Upgrade 220 -> 380kV geschaffen Durchmesserverstärktes Seil (Kunststofffüllung) entwickelt und erprobt Neue Technologie steht zur Verfügung Einsatz z.b. bei Schallbeschwerden /Bestandsleitungen od. Sanierungsprojekten Hydrophile Seilbeschichtung erprobt Steht als neue Technologie ab sofort zur Verfügung gleichzeitige Verbesserung betr. Sichtbarkeit/Landschaftsbild und Schallemissionen Einsatz bei Sanierungsprojekten und Netzverstärkungen ( Hochtemperaturseil WB-EH) 39

40 Zusammenfassung Energiepolitische, marktwirtschaftliche und insbesondere auch umwelt- und klimapolitische Zielstellungen sind gegenwärtig nicht aufeinander abgestimmt Netzbelastung stößt an ihre Grenzen: Entwicklungen im Marktsystem und im physikalischen System müssen gesamthaft betrachtet werden Europäisch abgestimmter, innovativer Netzausbau ist wirkungsvollster Beitrag zur Flexibilisierung des Gesamtsystems und Systemsicherheit 40

41 FRONT VIEW Austrian Power Grid Wagramer Straße 19, IZD-Tower 1220 Wien Tel.: +43 (0)