Black Out Der große Stromausfall

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1 Black Out Der große Stromausfall 4. Bundeskongreß der BAG-KOMM e.v. Prof. Dr. Sven Wanser Lübeck, den 1. Juli 2014

2 Der Netzbetreiber für Strom und Erdgas in Schleswig-Holstein Die Schleswig-Holstein Netz AG betreibt rund Kilometer Strom- und Kilometer Gasnetze mit höchster Effizienz. 2

3 Seit 2010 ein Gemeinschaftsunternehmen der Kommunen und E.ON Hanse Über 190 schleswigholsteinische Kommunen als Aktionäre 3

4 HS Gesamtlänge (110 kv): Anzahl Freileitungsmasten: MS Gesamtnetzlänge: MS Kabeltrassenlänge: MS Freileitungslänge: km MS Masten: HS/MS Umspannwerke: MS/NS Stationen: NS Gesamtnetzlänge: NS Kabeltrassenlänge: NS Freileitungslänge: NS Masten: km 4000 Stück km km Stück 142 Stück Stück km km km Stück NS Hausanschlüsse: Stück EEG Einspeiseaufnahme: ca MW ( 80% SH) 4

5 Bedrohungsszenarien für das Elektrizitätsverbundnetz 5

6 Der europäische ÜNB-Verband European Network of Transmission System Operators for Electricity Gegründet : 41 ÜNB aus 34 Ländern 532 Millionen Menschen 828 GW Erzeugung 3,400 TWh/a Last 400 TWh/a int. Austausch 305,000 km Leitungen (ab 220 kv) Seit dem ersetzt ENTSO-E die bisherigen ÜNB-Verbände: ETSO NORDEL UKTSOA ATSOI BALTSO UCTE 6

7 Grundlagen und Größenordnungen Leistung: 100 Watt Spannung: 230 Volt Strom: 0,4 Ampere Elektrische Arbeit pro 1 Stunde: 0,1 KWh Leistung: ca. 2,3 KW Spannung: 230 V Strom: 10 A Elektrische Arbeit pro Jahr: KWh 1000 Haushalte: Leistung: ca. 1 MW Spannung: 20 KV Strom: ca. 50 A Deutschland: Leistung (Last): ca. max MW Großkraftwerk (1 Block): Leistung (Erzeugung): ca MW EEG Deutschland (BMU: 2015): Leistung (Erzeugung): ca MW 7

8 Strombelastbarkeit und Leistungsbilanz Verbraucher würden Wasser aus den Eimern entnehmen Erzeuger Aufnehmendes Netz (MS) Überlagertes Netz (HS) Leistungsbilanz: Strom wird zeitgleich erzeugt und verbraucht Kann ein Netz die Leistung nicht aufnehmen muss diese in das übergeordnete Netz rückgespeist werden Kann erzeugte Leistung nicht verbraucht werden, muss die Erzeugung reduziert werden Gleiches gilt wenn im Netz Engpässe vorhanden sind Konventionelle Kraftwerke haben die Erzeugung dem Verbrauch angepasst. Erneuerbare Energie erhalten hierfür Signale vom Netzbetreiber. P Einspeisemanagement gewährleistet Systemsicherheit P Verbraucher sind nicht steuerbar

9 Reichweite 1 km 10 km 100 km 500 km Verteilung Transport ÜNB VNB VNB VNB Höchstspannung 380/220 kv Hochspannung 110/60 kv Mittelspannung 30/20/10 kv Niederspannung 1 kv -> Einspeisung Photovoltaikanlagen -> Einspeisung Mini-Kraftwärmekopplung -> Verteilnetz Haushalte, kleiner und mittlerer Verbrauch -> Einspeisung Grundlastkraftwerke -> Netzregelung / Stabilisierung -> Transport über große Distanzen -> Einspeisung größere Windparks -> Einspeisung Spitzenlastkraftwerke -> Transport über mittlere Distanz -> Einspeisung Windkraftanlagen, Kraftwärmekopplung -> Verteilnetz, mittlerer Verbrauch -> Zugang zur Niederspannung 9

10 Engpass bei Nord-Süd Transportkapazität 10

11 Wirkleistung und Frequenzhaltung Wirkleistung wird in den Erzeugungsanlagen über die Generatorwelle in das elektrische System eingespeist, über das Netz zum Verbraucher transportiert und dort als Kraft, Wärme oder Licht genutzt. Das zulässige Frequenzband liegt bei 50 Hz +/- 0,2 Hz Auf einen Auto-Motor übertragen bedeutet dies z.b. eine Drehzahl von /- 12 U/min bei allen Belastungszuständen Im europäischen Verbundbetrieb sind ca MW erforderlich, um Ungleichgewichte in diesem Rahmen auszugleichen 11

12 Fünfstufenplan (Frequenz) 12

13 Gesellschaftsstruktur der Netzgesellschaft E.ON Hanse A

14 Blindleistung und Spannungshaltung φ Wirkleistung P Kondensatore n Spulen Blindleistung Q -Q +Q Blindleistung beschreibt die Energie zur Aufrechterhaltung den notwendigen elektrischen und magnetischen Felder zum Betrieb des elektrischen Systems. Blindleistung wird durch die Synchrongeneratoren in Erzeugungsanlagen oder durch im Netz verteilte Spulen oder Kondensatoren bereitgestellt. Ziel: Blindleistungsbereitstellung und bedarf im Gleichgewicht => Zuviel/zu wenig Blindleistung erhöht/verringert die Spannung => Ungleichgewicht durch plötzliche Schwankungen (Wetter, Netzstörungen ) 14

15 Wirk- und Blindleistung 15 Quelle: Oswald, Optionen im Stromnetz für Hoch- und Höchstspannung Leibnitz Universität Hannover, 2009

16 Gesellschaftsstruktur der Netzgesellschaft Übertragungsnetz 220/380kV E.ON Hanse A

17 Eingriffe der ÜNB zur Wiederherstellung der Netzstabilität 17

18 18

19 19

20 Zusammenfassung: Einflüsse auf die Systemsicherheit 20

21 Gesellschaftsstruktur der Netzgesellschaft E.ON Hanse A

22 22

23 Beispiele für Stromausfälle 23

24 Mögliche Auswirkungen auf die Öffentlichkeit: 24

25 Mögliche Auswirkungen auf die Öffentlichkeit: Zusammenbruch des Straßenverkehrs in größeren Städten. Zusammenbruch der Mobilfunknetze Zusammenbruch der Gas-, Wasser- und Abwasserversorgung Einzelne Notstromaggregate laufen nicht an Alarmanlagen und Überwachungsanlagen sind außer Betrieb Keine öffentliche Beleuchtung Kein bargeldloser Zahlungsverkehr Keine Kraftstoffversorgung Keine Überwachungssysteme und Zutrittskontrollen Fahrstühle außer Betrieb 25

26 Schwarzfall aus Sicht des Katastrophenschutzes Arbeitsbericht-ab141.pdf https://verwaltung.hessen.de/irj/hmdi_internet?cid=2aaa3a c881343ea9a47dbec 26

27 Fragen? 27

28 Geltende Gesetze und Verordnungen Das Energiewirtschaftsgesetz (EnWG) Das Energiewirtschaftsgesetz (EnWG) trat in seiner Neufassung am in Kraft. Es wurde zuletzt am geändert und beinhaltet grundlegende Regelungen zu den Rechten und Pflichten von Energieversorgungsunternehmen. Das Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG) Das Gesetz über den Vorrang Erneuerbarer Energien (EEG) trat am in seiner ursprünglichen Fassung in Kraft. Die letzte Neufassung wurde am verabschiedet. Das EEG schreibt die Aufnahme und Vergütung von regenerativ erzeugtem Strom aus Wasserkraft, Windkraft, Biomasse, Deponiegas, Klärgas, Grubengas und Photovoltaik durch den örtlichen Netzbetreiber vor. Das EEG verpflichtet die Netzbetreiber zu einem Belastungsausgleich der eingespeisten Strommengen und der Vergütungen untereinander. 28

29 Geltende Gesetze und Verordnungen Gesetz zur Sicherung der Energieversorgung (EnSiG) Das sogenannte Energiesicherungsgesetz regelt wichtige Fragen zur Bereitstellung von Energie für den Fall, dass die Energieversorgung unmittelbar gefährdet oder gestört ist. Die Stromnetzentgeltverordnung (StromNEV) Die Stromnetzentgeltverordnung trat in ihrer ursprünglichen Fassung am in Kraft und wurde zuletzt am geändert. Die Verordnung regelt die Festlegung der Methode zur Bestimmung der Entgelte für den Zugang zu den Elektrizitätsübertragungs- und Elektrizitätsverteilernetzen (Netzentgelte) einschließlich der Ermittlung der Entgelte für dezentrale Einspeisungen. 29

30 Geltende Richtlinien Nationale Strategie zum Schutz Kritischer Infrastrukturen (KRITIS- Strategie) KRITIS ist eine Richtschnur für Prävention und Krisenmanagement mit Empfehlungen für bauliche, organisatorische, personelle sowie technische Prävention, um eine Krise zu verhindern oder effizient zu bewältigen. Richtlinie 2008/114/EG des Rates Die RICHTLINIE 2008/114/EG DES RATES vom 8. Dezember 2008 verlangt die Ermittlung und Ausweisung europäischer kritischer Infrastrukturen und die Bewertung der Notwendigkeit, um ihren Schutz zu verbessern. 30

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