ANALYSE ZUKÜNFTIGER NETZBELASTUNGEN UND IMPLIKATIONEN AUF DEN NETZAUSBAU IN VORSTÄDTISCHEN Simon NIEDERSPANNUNGSNETZEN

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1 ANALYSE ZUKÜNFTIGER NETZBELASTUNGEN UND IMPLIKATIONEN AUF DEN NETZAUSBAU IN VORSTÄDTISCHEN Simon NIEDERSPANNUNGSNETZEN Marwitz, Rainer Elsland

2 Agenda Einleitung Methodik FORECAST (FORecasting Energy Consumption Analysis and Simulation Tool) FLEX-GOLD (FLEXible Grid and stakeholders) Eingangsszenario Ergebnisse Analyse der Netzbelastungen bei konstanter Ladeleistung von Elektrofahrzeugen und installierter Leistung von Photovoltaik-Anlagen Analyse der Netzbelastungen bei unterschiedlicher Ladeleistung von Elektrofahrzeugen und installierter Leistung von Photovoltaik-Anlagen Schlussfolgerungen und kritische Würdigung Seite 2

3 Einleitung Gesellschaftliches Ziel: Energiesystem dekarbonisieren Verkehrssektor: Elektrofahrzeuge Energiesektor: Photovoltaik-Anlagen Dezentrale Erzeugung sowie veränderte Haushaltsstromnachfrage Technologien sind überwiegend mit Niederspannungsnetzen verbunden. Starker Zuwachs von Elektrofahrzeugen wird in vorstädtischen Netzen erwartet. Netzbelastung und Netzüberlastungen Erzeugung führt zu steigender Netzspannung Nachfrage führt zu sinkender Netzspannung Wie wirkt zukünftig die Haushaltsstromnachfrage auf Netzbe- und -überlastungen? Wie gut lassen sich Ladevorgänge von Elektrofahrzeugen mit dezentraler Einspeisung durch PV-Anlagen verbinden? Welche Technologien sind zukünftig auslegungsrelevant für Niederspannungsnetze? Seite 3

4 Das Stromnachfragemodell FORECAST und das Netzmodell FLEX-GOLD Seite 4

5 Untersuchter Fall: Vorstädtisches Niederspannungsnetz Netzparameter Transformatorleistung Gesamte Kabellänge Wert Einheit 630 kva 2820 m Leiterquerschnitt 150 mm 2 Kabellänge pro Haushalt 28 m/hh Netzstränge 4 - Netzknoten Haushalte PV-Anlagen (2030/2050) 10/24 - PEVs (2030/2050) 46/90 - Seite 5

6 Spannungsdifferenz an den Netzsträngen (10,8 kw Ladeleistung, 6 kwp PV-Leistung) Seite 6

7 Maximale Netzbe- und -überlastungen Seite 7

8 Schlussfolgerungen Der Betrieb von PV-Anlagen und Elektrofahrzeugen kann zu Netzüberlastungen an einem Netz mit mittlerer Kabel und Leitungslänge pro Hausanschluss führen. Bis 2030 sind Netzstränge mitunter stark unterschiedlich belastet. Bis 2050 gleichen sich die Belastungen in den Netzsträngen an. Kleine (ungesteuerte) Ladeleistungen von Elektrofahrzeugen sind unkritisch. Erst ab 24 kwp installierte Leistung aller PV-Anlagen treten Netzüberlastungen auf. Ungesteuerte Ladevorgänge von Elektrofahrzeugen gleichen dezentrale Einspeisung durch PV-Anlagen nicht aus. Die maximale Last ist Auslegungsrelevant für das Netz. Je nach Durchdringungsrate der jeweiligen Technologie im jeweiligen Netzstrang ist dies entweder die Stromnachfrage oder die dezentrale Erzeugung. Seite 8

9 Kritische Würdigung und Ausblick Entwicklung der Haushaltstromnachfrage ist unsicher (Wärmepumpen, Energieeffizienz). Stationäre Speichertechnologie hier nicht in die Betrachtung mit einbezogen. Es ist unklar wie sich Steuerungsverfahren bis zum Jahr 2030 (2050!) entwickeln. Laststeuerung (z.b. Ladesteuerung von Elektrofahrzeugen) Regelbare Ortsnetztransformatoren (Querspannungsregler) Netze sind sehr heterogen (Topologie/Netzempfindlichkeit) Untersuchter Fall nicht beliebig auf andere Fälle übertragbar. Seite 9

10 Simon Marwitz Telefon: +49 (0)721 / Mail: simon.marwitz@isi.fraunhofer.de Diese Veröffentlichung wurde vom deutschen Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) innerhalb des Projekts Flexible Nachfrage als wichtiger Beitrag zur Energiewende und Baustein in der Energiesystemanalyse EnSYS-FlexA gefördert. Seite 10

11 Kabel und Leitungslängen in deutschen Niederspannungsnetzen pro Hausanschluss Seite 11

12 Installierte PV-Leistung von Gebäudeanlagen in deutschen Niederspannungsnetzen Seite 12

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