Die Leute kennen heutzutage von allem den Preis und von nichts den Wert.

Transkript

1 Der Einfluß erneuerbarer Energien auf die Energieversorgungsqualität Ein Beitrag zu der ATEAM-Fachtagung am Elmar Stachorra Einleitung: Zitat Oscar Wilde Die Leute kennen heutzutage von allem den Preis und von nichts den Wert. Oscar Wilde KoCoS Power Grid Services GmbH Alter Postweg Dorsten 02362/

2 Standorte der KoCoS-Unternehmensgruppe in Deutschland KoCoS Power Grid Services GmbH Dorsten Korbach Weimar KoCoS Messtechnik AG KoCoS Engineering GmbH Kuchen bei Stuttgart KoCoS Automation GmbH KoCoS Power Grid Services GmbH Alter Postweg Dorsten 02362/ Agenda Motivation Rahmenbedingungen für die netzverträgliche Einbindung von erneuerbaren Energien Von der Versorgungsqualität zur Energieversorgungsqualität Auswirkungen der Energiewende auf die Verteilnetze Einfluss erneuerbaren Energien auf die Energieversorgungsqualität an ausgesuchten Beispielen Ausblick und Zusammenfassung KoCoS Power Grid Services GmbH Alter Postweg Dorsten 02362/

3 Motivation KoCoS Power Grid Services GmbH Alter Postweg Dorsten 02362/ Motivation Aus Copyright-Gründen abgedeckt. KoCoS Power Grid Services GmbH Alter Postweg Dorsten 02362/

4 Motivation Aus Copyright-Gründen abgedeckt. KoCoS Power Grid Services GmbH Alter Postweg Dorsten 02362/ Motivation Aus Copyright-Gründen abgedeckt. KoCoS Power Grid Services GmbH Alter Postweg Dorsten 02362/

5 Motivation Aus Copyright-Gründen abgedeckt. KoCoS Power Grid Services GmbH Alter Postweg Dorsten 02362/ Motivation Aus Copyright-Gründen abgedeckt. KoCoS Power Grid Services GmbH Alter Postweg Dorsten 02362/

6 Motivation Quelle: KoCoS Power Grid Services GmbH Alter Postweg Dorsten 02362/ Motivation KoCoS Power Grid Services GmbH Alter Postweg Dorsten 02362/

7 Rahmenbedingungen für die netzverträgliche Einbindung von erneuerbaren Energien Die rechtlichen Grundlagen für Normen, Richtlinien und Regeln im Bereich der elektromagnetischen Verträglichkeit und damit für die Spannungsqualität sind durch die Richtlinie 89/336/EWG des EU-Rates vom 03. Mai 1989 geschaffen worden. Auf nationaler Ebene legt das Gesetz über die elektromagnetische Verträglichkeit von Geräten (EMVG) vom 18. September 1998 die Rechtsgrundlage. Das EMVG wurde zur Umsetzung der EU-Richtlinie 2004/108/EG (EMV-Richtlinie) überarbeitet. Im 3 Abs. (2) heißt es: Das Einhalten der Schutzanforderungen wird vermutet für Geräte, die übereinstimmen mit den auf das jeweilige Gerät anwendbaren harmonisierten europäischen Normen, diese Normen werden in DIN-VDE-Normen umgesetzt und ihre Fundstellen KoCoS Power Grid Services GmbH Alter Postweg Dorsten 02362/ Rahmenbedingungen für die netzverträgliche Einbindung von erneuerbaren Energien Im Gesetz über die Energie- und Gasversorgung (Energiewirtschaftsgesetz EnWG) vom 07. Juli 2005, zuletzt geändert am 09. Dezember 2006, wird in 49 Abs. (1) und Abs. (2) eine ähnliche Formulierung gewählt: Energieanlagen sind so zu errichten und zu betreiben, dass die technische Sicherheit gewährleistet ist. Dabei sind vorbehaltlich sonstiger Rechtsvorschriften die allgemein anerkannten Regeln der Technik zu beachten. Die Einhaltung der allgemein anerkannten Regeln der Technik wird vermutet, wenn bei Anlagen zur Erzeugung, Fortleitung und Abgabe von Elektrizität die technischen Regeln des Verbandes der Elektrotechnik Elektronik Informationstechnik e. V. eingehalten worden sind. KoCoS Power Grid Services GmbH Alter Postweg Dorsten 02362/

8 Rahmenbedingungen für die netzverträgliche Einbindung von erneuerbaren Energien Die detaillierte Ausgestaltung der Anschlussbedingungen ergibt sich für Betreiber von Elektrizitätsversorgungsnetzen aus EnWG 15 Abs. (1): Betreiber von Elektrizitätsversorgungsnetzen sind verpflichtet für den Netzanschluss von Erzeugungsanlagen, Elektrizitätsverteilernetzen, Anlagen direkt angeschlossener Kunden technische Mindestanforderungen an deren Auslegung und deren Betrieb festzulegen und im Internet zu veröffentlichen. Weiter heißt es in EnWG 15 Abs. (3): Die technischen Mindestanforderungen müssen die Interoperabilität der Netze sicherstellen sowie sachlich gerechtfertigt und nicht diskriminierend sein. Die Interoperabilität umfasst insbesondere die technischen Anschlussbedingungen KoCoS Power Grid Services GmbH Alter Postweg Dorsten 02362/ Rahmenbedingungen für die netzverträgliche Einbindung von erneuerbaren Energien In AVBEltV 3 Abs. (2) heißt es: Vor der Errichtung einer Eigenanlage hat der Kunde dem Elektrizitätsversorgungsunternehmen Mitteilung zu machen. Der Kunde hat durch geeignete Maßnahmen sicherzustellen, dass von seiner Eigenanlage keine schädlichen Rückwirkungen in das öffentliche Elektrizitätsversorgungsnetz möglich sind. Die NAV 13 Abs. (2) legt fest: Unzulässige Rückwirkungen der Anlage sind auszuschließen. Um dies zu gewährleisten, darf die Anlage nur nach den Vorschriften dieser Verordnung, nach anderen anzuwendenden Rechtsvorschriften und behördlichen Bestimmungen sowie nach den allgemein anerkannten Regeln der Technik errichtet, erweitert, geändert und instand gehalten werden. KoCoS Power Grid Services GmbH Alter Postweg Dorsten 02362/

9 Rahmenbedingungen für die netzverträgliche Einbindung von erneuerbaren Energien Aussagen bezüglich Netzrückwirkungen werden in NAV 19 getroffen. (1) Anlage und Verbrauchsgeräte sind so zu betreiben, dass Störungen ausgeschlossen sind. (2) Erweiterungen und Änderungen sind dem Netzbetreiber mitzuteilen, soweit mit Netzrückwirkungen zu rechnen ist. Nähere Einzelheiten über den Inhalt der Mitteilung kann der Netzbetreiber regeln. (3) Der Anschlussnehmer hat durch geeignete Maßnahmen sicherzustellen, dass von seiner Eigenanlage keine schädlichen Rückwirkungen in das Elektrizitätsversorgungsnetz möglich sind KoCoS Power Grid Services GmbH Alter Postweg Dorsten 02362/ Dilema Inhalt Normen IEC EN VDE Oberschwingungen OS-Ströme für Geräte bis 16 A OS-Ströme für Geräte bis 75A OS-Ströme für Geräte bis 16 A Merkmale der Spg. in öffentlichen Elektrizitätsversorgungsnetzen Flicker Spg.-Schwankungen Flicker für Geräte bis 16 A Spg.-Schwankungen Flicker für Geräte bis 75A DEA mit bis zu 5 kva müssen anhand von Normen für Verbraucher bewertet werden KoCoS Power Grid Services GmbH Alter Postweg Dorsten 02362/

10 Auswirkungen der Energiewende auf die Verteilnetze Erzeugung wird dezentraler EnWG/EEG Erzeugung wird mehr und volatiler EEG Netzausbau wird beschleunigt NABEG Kabel statt Freileitung EnWG/NABEG Einsatz Smart Meter / Smart Markets EnWG Schnelle Veränderungen. Hohe Anforderungen an das Netz. Viele offene Fragen. KoCoS Power Grid Services GmbH Alter Postweg Dorsten 02362/ Auswirkungen der Energiewende auf die Verteilnetze KoCoS Power Grid Services GmbH Alter Postweg Dorsten 02362/

11 Ein Besitzerwechsel Quelle: WAZ KoCoS Power Grid Services GmbH Alter Postweg Dorsten 02362/ Auswirkungen der Energiewende auf die Verteilnetze Durch die Integration erneuerbarer Energien entwickeln sich die Verteilnetze zu Sammelnetzen. An einzelnen Stellen im Netz übersteigt die installierte EEG- Leistung bereits heute schon die jeweilige Jahreshöchstleistung. Die installierten Leistungen verteilen sich heute nahezu gleichmäßig auf das Übertragungs- wie das Verteilungsnetz. Der Umbau zum Smart-Grid hat gerade erst begonnen. Ohne Smart-Grid wird mit einem Zubau von ca km Leitung gerechnet (rund 20 % des derzeitigen Netzes). Dies bedeutet Investitionen von bis zu 27 Milliarden Euro bis zum Jahr Übertragungsnetze: Im wesentlichen geklärt. KoCoS Power Grid Services GmbH Alter Postweg Dorsten 02362/

12 Auswirkungen auf die Übertragungsnetzte KoCoS Power Grid Services GmbH Alter Postweg Dorsten 02362/ Von der Versorgungsqualität zur Energieversorgungsqualität Die Energieversorgungsqualität muss heute als Prozess verstanden werden. Der Begriff Versorgungsqualität muss zum Begriff Energieversorgungsqualität erweitert werden, da: - Die Stromqualität beeinflusst über die Netzimpedanz die Spannungsqualität - Die Einspeisung ist abhängig vom Dargebot der Primärenergie - Durch das Zu- oder Abschalten der Einspeisung in Abhängigkeit von Energiedargebot und Netzanforderungen ändert sich die Netzimpedanz über den Tag - Als Ergebnis ist die Energieversorgungsqualität somit deutlich zeitabhängig Auch die Systemsicherheit muss durch die erhöhte Anzahl von Einspeisungen neu definiert werden. KoCoS Power Grid Services GmbH Alter Postweg Dorsten 02362/

13 So sah es früher aus KoCoS Power Grid Services GmbH Alter Postweg Dorsten 02362/ Ein stabiles System? Versorgungsqualität Service Qualität Versorgungs- Zuverlässigkeit Spannungsqualität KoCoS Power Grid Services GmbH Alter Postweg Dorsten 02362/

14 Netz der Zukunft? KoCoS Power Grid Services GmbH Alter Postweg Dorsten 02362/ Wirkungskette / Elekroenergiequalität U Elektroenergiequalität Z kv W = U * I * t PCC Z V1 Z V2 I - Zeitabhängig - Ortsabhängig - Leitungsgebunden - Frequenzbereich bis 9 khz (besser 30kHz) Jeder Strom hinterlässt in der Netzspannung seine Spuren! KoCoS Power Grid Services GmbH Alter Postweg Dorsten 02362/

15 Signaturen: PV-Anlage 253,00 V 252,00 V 251,00 V 250,00 V 250,00 V 249,00 V 248,00 V 247,00 V 246,00 V 245,00 V 244,00 V 243,00 V 242,00 V 241,00 V 240,00 V 239,00 V 238,00 V 238,43 V 237,00 V 236,00 V 235,00 V 234,81 V 234,00 V 233,00 V 232,00 V 231,00 V 230,00 V 06:00: :00:00 18:00: :00:00 12:00: :50:50 18:00: in Zusammenarbeit mit SV Markus Scholand KoCoS Power Grid Services GmbH Alter Postweg Dorsten 02362/ Signaturen: PV-Anlage 280,00 A 270,00 A 260,00 A 250,00 A 240,00 A 230,00 A 234,44 A 220,00 A 210,00 A 200,00 A 190,00 A 180,00 A 170,00 A 177,85 A 160,00 A 150,00 A 140,00 A 130,00 A 120,00 A 110,00 A 100,00 A 90,00 A 95,42 A 80,00 A 70,00 A 60,00 A 50,00 A 40,00 A 30,00 A 20,00 A 10,00 A 06:00: :00:00 18:00: :00:00 12:00: :50:50 18:00: in Zusammenarbeit mit SV Markus Scholand KoCoS Power Grid Services GmbH Alter Postweg Dorsten 02362/

16 Signaturen: PV-Anlage 253,00 V 252,00 V 251,00 V 250,00 V 250,00 V 249,00 V 248,00 V 247,00 V 246,00 V 245,00 V 244,00 V 243,00 V 242,00 V 241,00 V 240,00 V 239,00 V 238,00 V 238,43 V 237,00 V 236,00 V 235,00 V 234,81 V 234,00 V 233,00 V :00:00 12:00: :00:00 13:50:57 16:00:00 18:00:00 in Zusammenarbeit mit SV Markus Scholand KoCoS Power Grid Services GmbH Alter Postweg Dorsten 02362/ Signaturen: PV-Anlage 280,00 A 270,00 A 260,00 A 250,00 A 240,00 A 230,00 A 234,44 A 220,00 A 210,00 A 200,00 A 190,00 A 180,00 A 170,00 A 177,85 A 160,00 A 150,00 A 140,00 A 130,00 A 120,00 A 110,00 A 100,00 A 90,00 A 95,42 A 80,00 A 70,00 A 60,00 A 50,00 A 40,00 A 30,00 A 20,00 A 10,00 A :00:00 12:00: :00:00 13:50:57 16:00:00 18:00:00 in Zusammenarbeit mit SV Markus Scholand KoCoS Power Grid Services GmbH Alter Postweg Dorsten 02362/

17 Signaturen: PV-Anlage UL1 500,00 V 250,00 V 265,58 V 0,00 V -250,00 V -500,00 V UL2 500,00 V 250,00 V 133,55 V 0,00 V -250,00 V -500,00 V UL3 500,00 V 250,00 V 0,00 V -250,00 V -312,94 V -500,00 V BinInp 1 BinInp 2 A ccu Mode ms ms ms 0.00 ms ms ms ms ms ms ms in Zusammenarbeit mit SV Markus Scholand KoCoS Power Grid Services GmbH Alter Postweg Dorsten 02362/ Begriffswelt Energieversorgungsqualität Energieversorgungsqualität Systemsicherheit Versorgungssicherheit Erzeugungskapazität Übertragungskapazität Spannungsqualität Stromqualität Versorgungszuverlässigkeit KoCoS Power Grid Services GmbH Alter Postweg Dorsten 02362/

18 Einfluss erneuerbaren Energien auf die Energieversorgungsqualität an ausgesuchten Beispielen: PVA / ENS KoCoS Power Grid Services GmbH Alter Postweg Dorsten 02362/ Einfluss erneuerbaren Energien auf die Energieversorgungsqualität an ausgesuchten Beispielen: Ältere WKA KoCoS Power Grid Services GmbH Alter Postweg Dorsten 02362/

19 Einfluss erneuerbaren Energien auf die Energieversorgungsqualität an ausgesuchten Beispielen: WKA (THD i und Strom) KoCoS Power Grid Services GmbH Alter Postweg Dorsten 02362/ Einfluss erneuerbaren Energien auf die Energieversorgungsqualität an ausgesuchten Beispielen: WKA (THDi und Strom) Wechselrichter s1 s3 Stromaufteilung s2 Ripplestrom s4 Netzimpedanz Netzseitiger Ripplestrom KoCoS Power Grid Services GmbH Alter Postweg Dorsten 02362/

20 Begriffswelt Energieversorgungsqualität Sicherheit bedeutet auch immer Abstand zur Gefahr Die Energieversorgungsqualität ruht auf dem Fundament von: Versorgungssicherheit Langfristige Sicherung ausreichender Erzeugungskapazität. Systemsicherheit Bewahrung eines stabilen und zulässigen Systemzustandes. Sichere Beherrschung von Störereinflüssen auf das System. (dynamische Sicherheit / Stabilität) Sicheres Zusammenspiel der Systembereiche (Erzeugung, Handel, Netzbetrieb) Vermeidung von Großstörungen Erzeugungskapazität zeitgerechte Deckung der Energienachfrage Übertragungskapazität Sicherstellung ausreichender Netzkapazität (Aufgabe des ÜNB) KoCoS Power Grid Services GmbH Alter Postweg Dorsten 02362/ Ausblick und Zusammenfassung Neben dem Einfluss auf die beiden tragenden Säulen Spannungsund Stromqualität wird auch die Säule Versorgungszuverlässigkeit beeinflusst. Als Beispiel: - Unsymmetrie durch einphasige Einspeisung bis zu 5 kva (L1 - Problem) - 50,2 Hz - Problematik Auch die Entwicklung des Smart-Grids wie auch des Smart- Markets wird nicht rückwirkungsfrei auf den Netzbetrieb sein und damit auch die Energieversorgungsqualität beeinflussen. Zum jetzigen Zeitpunkt kann die Energieversorgungsqualität über das Netz gesehen als gut angesehen werden. An einzelnen Netzknoten konnte jedoch schon eine negative Beeinflussung beobachtet werden, die jedoch mit Abhilfemaßnahmen behoben werden konnten. KoCoS Power Grid Services GmbH Alter Postweg Dorsten 02362/

21 Ausblick und Zusammenfassung Zusammenfassend lässt sich folgendes sagen: Es gibt viele Handlungsfelder, die einen Einfluss auf die Energieversorgungsqualität haben werden: - Entwicklung der Offshore-Windparks mit HGÜ-Anbindung - Entwicklung der E-Mobility - Entwicklung der KWKK (Bio-Erdgas) - Entzerrung zwischen Erzeugung und Verbrauch durch Speicher? - Bereitstellung von Netzdienstleistungen wie Spannungshaltung und Blindleistungsbereitstellung durch DEA - und und und Die Entwicklung der Energieversorgungsqualität ist und bleibt spannend. KoCoS Power Grid Services GmbH Alter Postweg Dorsten 02362/ Ein Hinweis in eigener Sache So finden Sie uns auf der Messe: Halle 9 Stand F06 KoCoS Power Grid Services GmbH Alter Postweg Dorsten 02362/

22 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit. KoCoS Power Grid Services GmbH Alter Postweg Dorsten 02362/