Auswirkungen der Energiewende auf den weiteren Ausbau des Thüringer Flächenverteilnetzes

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1 VDE-Symposium 2013 Entwicklung der Energieversorgung in Thüringen gestern, heute, morgen <Bild Höchstspannungsnetz Deutschland von BDEW> Auswirkungen der Energiewende auf den weiteren Ausbau des Thüringer Flächenverteilnetzes David Wartschinski TEN Thüringer Energienetze GmbH, Erfurt

2 Notwendige regionale Netzentwicklung in Thüringen im Rahmen der Energiewende Verteilnetz der TEN Thüringer Energienetze GmbH neue Versorgungsaufgaben durch Energiewende EEG-Prognose als Herausforderung für unser Netz 110-kV-Netzausbau und Netzentwicklungsplanung Einbindung von EEG-Anlagen ins Verteilnetz Fazit VDE-Symposium 2013 Entwicklung der Energieversorgung in Thüringen gestern, heute, morgen

3 Übertragungs- g und Verteilnetz, eine klassische Darstellung 380-/220-kV-Übertragungsnetz g Regelzonenverantwortlicher Großkraftwerke (konv.) Vertikaler und horizontaler Stromtransport HS-(110-kV)-Verteilnetz Kraftwerke (GuD) Industriekunden Vertikale Stromverteilung MS-Verteilnetz Industriekunden Gewerbekunden 380 kv 110 kv 20 kv in Thüringen: 50 Hertz Transmission in Thüringen: TEN Stadtwerke NS-Verteilnetz Haushaltskunden, kl. Gewerbekunden 0,4 kv

4 Kennzahlen Stromnetze der TEN Stromnetz insgesamt ~ km davon HS-Leitungen ~2.800 km Mittelspannungsnetz davon MS-Leitungen ~ km davon NS-Leitungen ~ km Verkabelungsgrad g 61% Umspannwerke 100 ON- Stationen Hausanschlüsse durchgeleiteter Bezug 10,6 TWh EEG- Einspeisung 2,8 TWh

5 Kennzahlen Stromnetze der TEN Stromnetz insgesamt ~ km davon HS-Leitungen ~2.800 km davon MS-Leitungen ~ km davon NS-Leitungen ~ km Verkabelungsgrad g 61% Umspannwerke 100 ON- Stationen Hausanschlüsse durchgeleiteter Bezug 10,6 TWh EEG- Einspeisung 2,8 TWh

6 Umspanwerk im 110 kv Netz Dimensionen der Anlagen 20/0,4-kV-Trafostation

7 Zunahme Netzlast und Stromverbrauch im Versorgungsgebiet Entwicklung von Energiebezug g und Netzlast im TEN - Netz egawatt) N etzlast (M Stromverbrauch Netz incl. Netzverluste) Netzlast (Leistungsaufnahme) GigaWattStunden (GWh) Jahr

8 Verlagerung von Schwerpunktlasten im Versorgungsgebiet der TEN Schwerpunkte mit Lasterhöhung entlang der Bundesautobahn A4 Gebiete mit Lasterhöhung Im Einzugsbereich der neuen Bundesautobahnen A71/A72

9 Entwicklung der Einspeisungen erneuerbarer Energien im Netz der TEN 1) EEG-Anlagen 12/2012 inst. Leistung ~Einspeisung Wind (574 Anlagen) 807 MW GWh Photovoltaik (11.871) 498 MW 390 GWh Biomasse (231) 183 MW GWh Eisenach Wasser (140) 21 MW 100 GWh Deponiegas (9) 5 MW 10 GWh Summe EEG: MW GWh 1,6 GW ( g) 1,4 GW Entwicklung EEG-Einspeiser im Netzgebiet der TEN 1,2 GW Nordhausen Erfurt Schwerpunktregionen Wind Jena Schleiz 1,0 GW 0,8 GW 0,6 GW 0,4 GW 0,2 GW 1) TEN Thüringer Energienetze GmbH 0,0 GW

10 Quelle: Potenzialstudie des Freistaates Thüringen zum Ausbau erneuerbarer Energien z.b. Szenarien Wind Referenzszenario 2020: 1900 MW Wind Ambitioniertes Szenario 2020: 5300 MW

11 Energiewende in Thüringen eine Prognose für unseren Netzbereich Megawatt (MW) Ist-Entwicklung Prognose 7000 Biogasanlagen Prognose für 2022 aus 2012: GW/8,2TWh PV-Anlagen Datenbasis: 5000 Windenergieanlagen P install (EEG) 2012: TEN: 1,5 GW andere: 0,5 GW Jahr

12 Herausforderungen an die Netze (I) dezentral verteilte Einspeiser in allen Netz- und Spannungsebenen zentrale Erzeugung Energiesystem gestern Energiesystem morgen Übertragung HöS/HS Verteilung MS Verteilung NS Verbraucher heute dezentrale Erzeugung PV Smart Home E-Mobil Speicher Mikro KWK

13 Herausforderungen TEN Thüringer Energienetze an GmbH die Netze (II) Fluktuation der Einspeisung mit Lastflussumkehr Historie: Stromnetz (der Zukunft): P (kw)

14 Herausforderungen TEN Thüringer Energienetze an GmbH die Netze (III) Stromtragfähigkeit und Spannungshaltung Normalschaltzustand Ib <=40% In Ib = 40-60% In Ib >60% In Ub < 104% Un Ub > 106% Un Ausgangszustand

15 aktuelles 110-kV-Netz der TEN Wolkramshausen 110-kV-Ltg. 110-kV-UW 380-kV-Bestand 220-kV-Bestand Weida 380(220)-kV-UW Eisenach Vieselbach Großschwabh. Weida Altenfeld Remptendorf Herlasgrün

16 aktuelle Auswirkung dezentraler Einspeisungen im Hochspannungsnetz starke Netzauslastung durch Windeinspeisung in 110-kV-Netz 380-kV-Leitung 220-kV-Leitung 110-kV-Leitung Netzkuppelpunkt Umspannwerk Kraftwerk Windkraftanlagen verschiedener Leistungseinheiten Vieselbach Eisenach Weida Altenfeld Remptendorf Starke Netzbelastung durch Wirkleistungstransite aus 380-kV-Netz

17 Wirkleistungstransite Wind durch das 110-kV-Netz 380-kV-Wirkleistungstransite im 110-kV-Netz T1 Auslastung der Leitung in Abhängigkeit der Windgeschwindigkeit Leistung Windgeschwindigkeit I I T Leitungsbelastung 8 90 Grenzleistung n-1-sicher 7 Le eistung in [MW W] Windgeschwindigkeit in [m/s] Windges schwindigkeit 0.00 Uhr Uhr Uhr Uhr 110-kV-Leitung Weida-Auma-Remptendorf am

18 Wirkleistungstransite Auswirkungen Wind durch auf das den 110-kV-Netz Schutz

19 Wirkleistungstransite Auswirkungen Wind durch auf das den 110-kV-Netz Schutz Modellnetz R/X-Diagramm mit cos phi 0,9 kap. - 3 MW Last - 10 MW Last - 25 MW Last - 3 MW Last - 10 MW Last - 25 MW Last 5,10,15, 20, 25 MW Einspeisung

20 Vermaschung 110-kV-Netz zur Aufnahme Windleistung in Nordthüringen 110-kV-Kuppelleitung Menteroda-Greußen dargestelltes Beispiel: 110-kV- Netzbereich Greußen-Sömmerda mit 265 MW Wind aktuell

21 aktueller 110-kV-Netzausbauplan der TEN Netzausbau zur Aufnahme EEG bedingter Erzeugerleistung Maßnahmen bis kV-Bestand 110-kV-Neubau 380-kV-Bestand 220-kV-Bestand Stabilisierung Gesamtsystem Netzausbau wg. Lastentwicklung

22 Langfristige 110-kV- Netzentwicklungsplanung: Einarbeitung der 10-jahres EEG-Szenarien aus dem NEP2012 Datenbasis:

23 vorläufiger 10-Jahres-110-kV-Netzentwicklungsplan der TEN Aufgrund der Ist-Situation notwendige 110- kv-freileitungen (aktueller Netzausbauplan) Leitungen mit Neubau in Teilabschnitten bei Eintritt der Szenarien Energiewende 2022 zu verstärkende 380/110-kV-Einspeisungen Zu verstärkende 110/MS-Umspannwerke

24 Einbindung von EEG- Anlagen in das Verteilnetz t ab ca. 20 MVA HS- Freileitung V HS ca MVA UW - Sammelschiene MS V V MS-Kabel MS-Ltg. bis ca. 3 MVA : Anschlusspunkt : EVU-Netz : Kundennetz

25 TEN-Umspannwerk: Kleinschaltanlage mit Versorgung eines Stadtwerks

26 Erweiterung/Umbau von 110-kV-Umspannwerken 110-kV-Elt-Teil (Trenner, Leistungsschalter, Wandler, Ableiter) Transformatoren Sternpunktanlage (Erdschlussdrosseln) Gebäudebauteil Schalthaus, Nebenanlagen Ölauffangfundamente Zuwegung Nebenanlagen (Eigenbedarf) 110-kV-Bauteil (Portal, (Überspannungen, Sammelschiene, Geräteträger) Steuerung/Schutz MS-Schaltanlage

27 TEN- Umspannwerk: Doppelsammelschiene mit Versorgung eines Stadtwerks

28 TEN-Umspannwerk: EEG-Einspeisung im MS- Netz

29 TEN-Umspannwerk: EEG-Einspeisung an die MS-Sammelschiene im UW

30 TEN-Umspannwerk: 3. Block 110 kv zur Aufnahme der EEG- Einspeiseleistung

31 TEN-Umspannwerk: 3. Block 110 kv und Kopfstation zur Aufnahme der EEG-Einspeiseleistung

32 Umspannwerk: Betreibereigenes UW mit einem 110-kV-Block

33 Umspannwerk: Betreibereigenes UW mit zwei 110-kV-Blöcken

34 EEG- Ausbau von Umspannwerken UW Ebeleben/Buttstädt/Haina Wind UW Wolkramshausen/Großwechsungen h UW Eisenach West/Creuzburg/Willershausen UW Eisenach/Ebenheim UW Bethenhausen, UW Beerwalde UW Eisenberg/Dornburg/Apolda

35 UW Eisenberg/Dornburg/Apolda

36 UW Eisenberg/Dornburg/Apolda

37 UW Dornburg

38 UW Eisenberg

39 UW Eisenberg

40 UW Eisenberg

41 UW Bethenhausen/Beerwalde

42 UW Bethenhausen

43 UW Beerwalde

44 UW Eisenach / Ebenheim

45 UW Eisenach Tr402 Tr401 Tr102 2x Ei-Wehr 2x Ei-West Tr101 2x Ebenheim 2x Farnroda Tr103

46 UW Ebenheim

47 UW Ebenheim

48 UW Eisenach / Ebenheim

49 UW Wolkramshausen/Großwechsungen

50 UW Wolkramshausen/Großwechsungen

51 UW Ebeleben/Buttstädt/Haina Wind

52 UW Ebeleben/Buttstädt/Haina Wind

53 Smart TEN Thüringer Grid Techniken Energienetze GmbH zur Integration erneuerbarer Energien Automatisierung Schutz + Leittechnik 110-kV-Umspannwerke Fernwirktechnik ik Steuern Melden Überwachen Umspannwerk

54 Smart TEN Thüringer Grid Techniken Energienetze GmbH zur Integration erneuerbarer Energien LWL- und Funknetz = Basis für Automatisierung Übersicht Informationsnetz Thüringer Netkom GmbH

55 Fazit VDE-Symposium 2013 Entwicklung der Energieversorgung in Thüringen gestern, heute, morgen Wir nehmen die Herausforderungen der Energiewende an. Die Lösungsansätze zur Integeration der Einspeiser sind vielfältig. Für das Gelingen sind unabdingbar: Verlässliche gesetzliche Rahmenbedingungen Kürzere Genehmigungsprozesse

56 Auswirkungen der Energiewende auf den weiteren Ausbau des Thüringer Flächenverteilnetzes VDE-Symposium 2013 Entwicklung der Energieversorgung in Thüringen gestern, heute, morgen