Innovationen und Anforderungen an zukünftige europäische Netze. ef Ruhr

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1 Fakultät für Elektrotechnik und Informationstechnik Lehrstuhl für Energiesysteme und Energiewirtschaft Innovationen und Anforderungen an zukünftige europäische Netze Prof. Dr.-Ing. Christian Rehtanz EnergieForschungRuhr ef Ruhr DuisburgEssenBochumDortmund

2 Stromnetze 2

3 Anforderung: Endenergiebedarf Elektromobilität Strom 20% Fernwärme 3% Sonstige 5% Kraftstoffe 28% sonstige fossile Brennstoffe 5% Wärmepumpen Gase 27% Heizöl 12% 3

4 Anforderung: in Europa [EU Report] 4

5 5 574MW Anforderunge: Netzsituation 3361MW 3045MW Januar MW 801MW 1931MW 1461MW 1129MW

6 Anforderung: Energiequellen Solar Wind Hydro Bio Geo 6

7 Anforderungen und Trends Marktplatz Integrationsplattform zentral dezentral Engpassbeseitigung (unterirdisch, Blackout-Vermeidung) Endkundenbeteiligung (E-Energy, Smart Metering) Offshore Windenergie Koordination von (Kleinst-) Erzeugern und n (z.b. KWK, V2G, G4V) 7

8 Innovationen gegen Netzengpässe Stabilitätsüberwachung und thermisches Leitungsmonitoring Verteilte koordinierte Lastflussregelung Unterirdische Stromversorgung (HGÜ-Kabel) 8

9 Innovationen gegen Netzengpässe Stabilitätsüberwachung und thermisches Leitungsmonitoring Verteilte koordinierte Lastflussregelung Unterirdische Stromversorgung (HGÜ-Kabel) 9

10 Innovationen gegen Netzengpässe Dynamisches Zustandsmodell Stabilitätsinformation Netzregelung und Systemschutz 10

11 Innovationen gegen Netzengpässe Stabilitätsüberwachung und thermisches Leitungsmonitoring Verteilte koordinierte Lastflussregelung 380 kv 220 kv Phasenschieber Niederlande Zwolle (NL) Hengelo Meeden Gronau Conneforde Diele Niederlangen Unterirdische Stromversorgung (HGÜ-Kabel) Avelin Avelgem Zandvliet Maasbracht Belgien (B) Monceau Achene Siersdorf Gramme Deutschland (D) Rommerskirchen p 1, 1, i 1 i s Lonny Frankreich (F) Aubange Moulaine Vigy Lux. Uchtelfangen u 1 PST u h TSC TSR 1 TSR 2 TSR 3 u 2 MSC dynamischer Lastflussregler i 2 11

12 Innovationen gegen Netzengpässe Stabilitätsüberwachung und thermisches Leitungsmonitoring Verteilte koordinierte Lastflussregelung Unterirdische Stromversorgung (HGÜ-Kabel) HGÜ-Polymerkabel: < 1100 MW HGÜ-Freileitung: < 6400 MW 12

13 Innovationen gegen Netzengpässe Stabilitätsüberwachung und thermisches Leitungsmonitoring Verteilte koordinierte Lastflussregelung Unterirdische Stromversorgung (HGÜ-Kabel) 380 kv 220 kv Phasenschieber Niederlande Zwolle (NL) Meeden Conneforde Diele Niederlangen Hengelo Gronau Avelin Avelgem Belgien (B) Monceau Zandvliet Maasbracht Siersdorf Gramme Deutschland (D) Rommerskirchen Achene Lonny Frankreich (F) Aubange Lux. Moulaine Vigy Uchtelfangen 13

14 Innovationen zur Windintegration HGÜ-See- + Landkabel Engpassevalutation durch statistische Simulationen 14

15 Innovationen zur Windintegration HGÜ-See- + Landkabel Engpassevalutation durch statistische Simulationen Längstes Kabel zur offshore Windanbindung: Inbetriebsetzung: 2009 Leistung: 400 MW Gleichspannung: Drehspannung: +/- 150 kv 170 kv offshore 380 kv onshore (Diele) Länge: 128 km (Seekabel) + 75 km (Landkabel) 15

16 Innovationen zur Windintegration HGÜ-See- + Landkabel WEA WEA Engpass- und Investitionsevalutation durch statistische Simulationen Zone 1 WEA Zone 3 Zone 2 Gemeinsame Simulation von Energiemarkt Kraftwerksverteilungen Einspeisewahrscheinlichkeiten Netz Quelle: TU Do, ESW 16

17 Innovationen zur Windintegration HGÜ-See- + Landkabel Engpassevalutation durch statistische Simulationen WEA WEA Zone 1 WEA Zone 2 Zone 3 Quelle: TU Do, ESW 17

18 Von zentral zu dezentral 18

19 Innovationen zur dezentralen Energievers. Endkundenbeteiligung durch IKT (E-Energy Marktplatz, Smart Metering) Kombinerte Betrachtung und dezentrale koordinierte Steuerung von Strom-/Wärmequellen, Netzen, Fahrzeugen und Speichern 19

20 Innovationen zur dezentralen Energievers. Endkundenbeteiligung durch IKT (E-Energy Marktplatz, Smart Metering) Kombinerte Betrachtung und dezentrale koordinierte Steuerung von Strom/ Wärmequellen, Netzen, Fahrzeugen und Speichern Kundenanwendungen Lastmanagement IKT- -Gateway Smart Metering via DSL, GPRS, PLC,... Steuerung dez. Einspeiser (KWK) E-Energy Marktplatz für Prosumer (aktive Kunden) Virtuelle Kraftwerke Energiedienstleister Energiehändler Netzbetreiber Messstellenbetreiber 20

21 Innovationen zur dezentralen Energievers. Endkundenbeteiligung durch IKT (E-Energy Marktplatz, Smart Metering) Kombinerte Betrachtung und dezentrale koordinierte Steuerung von Strom-/ Wärmequellen, Netzen, Fahrzeugen und Speichern TM G4V Grid for Vehicles Zentrale thermische Energieversorgung KWK Dezentrale thermische Energieversorgung Biogas andere Gekoppeltes Netzwerk 21

22 Zusammenfassung 22

23 Zusammenfassung Engpassbeseitigung Offshore Windenergie WEA WEA zentral Avelin 380 kv 220 kv Phasenschieber Conneforde Meeden Diele Niederlande Niederlangen Zwolle (NL) Hengelo Gronau Zandvliet Maasbracht Deutschland Belgien Avelgem Siersdorf Rommerskirchen (D) (B) Gramme Monceau Zone 2 Zone 1 WEA Zone 3 Achene Lonny Frankreich (F) Aubange Lux. Moulaine Vigy Uchtelfangen Quelle: TU Do, ESW Marktplatz Integrationsplattform dezentral Endkundenbeteiligung Kundenanwendungen Lastmanagement IKT--Gateway Smart Metering via DSL, GPRS, PLC,... Steuerung dez. Einspeiser (KWK) E-Energy Marktplatz für Prosumer (aktive Kunden) Virtuelle Kraftwerke Energiedienstleister Energiehändler Netzbetreiber Messstellenbetreiber Koordination von (Kleinst-) Erzeugern und n Gekoppeltes Netzwerk Zentrale thermische Energieversorgung Dezentrale thermische KWK Energieversorgung Biogas andere 23

24 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! EnergieForschungRuhr ef Ruhr DuisburgEssenBochumDortmund 24