Energieeinsparung durch Blindleistungskompensation Energiebezugskosten senken Stromnetzverluste und CO2 Emissionen senken

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1 Energieeinsparung durch Energiebezugskosten senken Stromnetzverluste und CO2 Emissionen senken ZVEI - Zentralverband Elektrotechnikund Elektronikindustrie e. V. Fachverband Starkstromkondensatoren Lyoner Straße Frankfurt am Main Fon: Fax: Mail: starkstromkondensatoren@zvei.org

2 Vorteile der im Überblick Vorteile der im Überblick Entstehung von Blindleistung Auswirkung von Blindleistung Wirtschaftliche Vorteile der Netzverluste - Stand und Potenzial in Deutschland Technologie der s-anlagen Weitere Vorteile Eine Technik, die seit vielen Jahren zur effizienten Nutzung elektrischer Energie eingesetzt wird, ist die (BLK). Ein wesentlicher wirtschaftlicher Vorteil ist, dass der Energieabnehmer Energiekosten spart. Zum anderen dient die dazu, die Strombelastung in den Übertragungs- und Verteilungsnetzen zu senken. Mit der Senkung der Ströme werden die Netzverluste reduziert, elektrische Energie eingespart und damit die CO 2 -Emissionen gemindert. Berechnungen für Deutschland zeigen, dass durch die derzeit installierte die Netzverluste im Jahr 2007 um rund 5,5 Mrd. Kilowattstunden gesenkt wurden. Das entspricht gerechnet über den zur Stromerzeugung genutzten Energieträger-Mix vermiedenen CO 2 -Emissionen von fast 3 Mio. Tonnen pro Jahr. = Verluste senken = CO2-Emissionen senken = aktiver Klimaschutz! Die bietet über den heutigen Stand hinaus das Potenzial für eine weitere Senkung der Netzverluste um rund 3,5 Mrd. Kilowattstunden. Dies entspricht einer weiteren Reduzierung der CO 2 -Emissionen von fast 2 Mio. Tonnen pro Jahr. 2 3

3 Energieeinsparung durch Entstehung von Blindleistung Viele elektrische Geräte, wie z. B. Wechsel- und Drehstrommotoren, brauchen Wirkleistung und Blindleistung. Die Wirkleistung wird in mechanische Leistung umgesetzt. Die Blindleistung wird benötigt, um die Magnetfelder auf- und abzubauen. Sie pendelt zwischen Generator und Last periodisch hin und her. Auswirkung von Blindleistung Energieerzeuger und Netzbetreiber müssen die Scheinleistung S (siehe Bild) bereithalten und übertragen. Das heißt: Generatoren, Transformatoren, Leitungen, Schaltgeräte usw. müssen für höhere Leistungen bemessen werden. Die Energieversorgungsunternehmen haben hierdurch einen Mehraufwand für Anlagen und zusätzliche Verluste. Deshalb stellen sie Blindenergiekosten in Rechnung, wenn ein bestimmtes Maß überschritten wird. Wenn nun die induktive Blindleistung z.b. durch einen Kondensator vor Ort kompensiert wird, entfällt der Bezug von Blindleistung vom Energieversorgungsunternehmen ganz oder teilweise. Am wirksamsten ist die, wenn sie verbraucherund zeitnah eingesetzt wird. 4 5

4 Energieeinsparung durch Wirtschaftliche Vorteile der Einsparen der Blindenergiekosten Die Musterfirma sei ein Industriebetrieb mit einer mittleren Leistung von 500 kw, einem durchschnittlichen cos wi von 0,7 und 4000 Stunden pro Jahr Einsatzdauer. Der Energieversorgungstarif gestattet, 50 % der Wirkarbeit als Blindarbeit kostenlos zu beziehen, dies entspricht einem geforderten cos wi von 0,9. Die payback period von unter einem Jahr zeigt die enorme Wirtschaftlichkeit von. Energieabrechnung (Auszug der Jahreswerte) Arbeit Tagestarif Blindarbeit Tagestarif Blindarbeit frei Blindarbeit Rest kwh kvarh kvarh kvarh Zusätzliche Einsparung von Wirkenergiekosten für Verluste Die Musterfirma hat, wie jeder Energieverbraucher, Verluste im eigenen Netz und bezahlt dafür Wirkenergiekosten. Durch wird die Scheinleistung im Netz der Firma gesenkt und damit auch Verluste und Wirkenergiekosten. Neben dem Einsparen von Blindenergiekosten senkt die s-anlage in diesem Beispiel zusätzlich auch die Wirkarbeitskosten für Verluste um mehrere hundert pro Jahr. Senken von Investitionskosten Die Musterfirma plant, die vorhandenen Verbraucher von 500 kw um 200 kw zu erweitern. Der installierte Transformator mit einer Leistung von 800 kva hat bisher ausgereicht, wäre nach der Erweiterung jedoch überlastet und somit ein Netzausbau mit Transformator, Schaltanlage, Kabel, Verteilung usw. erforderlich. In diesem Fall kann die Scheinleistung durch soweit gesenkt werden, dass der bisherige Netzausbau ausreicht. Eine s-anlage ist hier deutlich kostengünstiger als ein Netzausbau. senkt die Energiekosten und den Investitionsaufwand x 0,013 /kvarh = ,- Gewählte Anlage 268 kvar 300 kvar Invest inkl. Installation = ca ,- Payback period = ca. 7 Monate 6 7

5 Energieeinsparung durch Netzverluste Stand und Potenzial in Deutschland Durch sinkt die Scheinleistung und dazu proportional die Strombelastung im Netz. 5% weniger Strom = 10% weniger Verluste. Ein Maß für den Blindleistungsanteil im Netz ist der Leistungsfaktor cos wi. In der nebenstehenden Grafik sind Strombelastung und Netzverluste auf 100% bei einem cos wi von 1, d.h. bei vollständiger, normiert. Je niedriger der Leistungsfaktor, desto höher sind Blindleistung, Strombelastung und Netzverluste. Dies gilt sowohl für das eigene Verteilungsnetz des Energiekunden (Industrie- oder Sondervertragskunde) als auch für die öffentlichen Übertragungs- und Verteilungsnetze, die der Energiezuführung dienen. Szenario 1: Ohne BLK Netzverluste ohne die bestehenden s-anlagen senkt die Netzverluste in Deutschland Der Einfluss der auf die Höhe der Netzverluste wird durch drei Szenarien betrachtet: Szenario 2: Teil-BLK Heutiger Stand mit Teil- auf einen Leistungsfaktor von 0,90 Der Vergleich von Szenario 2 mit Szenario 1 zeigt: Die bestehende bewirkt eine Senkung der Netzverluste um 5,5 Mrd. kwh (Status 2007). Dies entspricht etwa 2,86 Mio. t CO 2 und dem Stromverbrauch von 1,83 Millionen Haushalten. Szenario 3: Ziel-BLK Netzverluste mit maximal sinnvoller (vollständiger Einsatz und Ziel cos = 0,95) Der Vergleich von Szenario 3 mit Szenario 2 zeigt: Mit maximal sinnvoller besteht ein Potenzial zur weiteren Senkung der Netzverluste um 3,5 Mrd. kwh. Dies entspricht etwa 1,83 Mio. t CO 2 und dem Stromverbrauch von 1,17 Millionen Haushalten. 8 9

6 Energieeinsparung durch Technologie der s-anlagen Kompletter Schaltschrank für s-anlagen sind Niederspannungsanlagen, die im Rahmen der Gebäudeinstallation errichtet werden. Sie sind als abgeschlossene Einheit zu sehen. Die erprobten Anlagen werden auf die bestehenden Gebäudeinstallation aufgeschaltet und können ohne größere Anpassungen auch nachträglich installiert werden. Blindleistungsregler und Kompensationskondensator Die Überwachung und Steuerung der Anlage erfolgt eigenständig durch entsprechende Regler, die üblicherweise in die Anlage integriert sind. Diese regeln automatisch den Blindleistungsfaktor auf den eingegebenen Ziel cos. Die eigentliche Kompensation wird durch die in den Anlagen eingebauten Kompensationskondensatoren erreicht. Diese Kondensatoren sind speziell für diese Anwendung entwickelt und gefertigt. Die muss zeitnah und ortsnah am Verbraucher, d.h. am Erzeuger der Blindleistungslast durchgeführt werden, damit die Entlastung der Leitungswege und damit die Verminderung der Verluste optimal wirksam wird

7 Energieeinsparung durch Weitere Vorteile Steigerung der Netzspannungsqualität Ein weiterer positiver Effekt ist durch verdrosselte s-anlagen und durch Filterkreise erreichbar. Sie haben die Eigenschaft, Oberschwingungsströme abzusaugen. Dieser Effekt trägt zur Netzqualität bei, weil damit die erwünschte Sinusform von Spannung und Strom erreicht wird. Die Oberschwingungsströme fließen dann nicht in die Verteilungs- und Übertragungsnetze. Diese Senkung der Oberschwingungsströme in den Netzen trägt zur weiteren Senkung der Netzverluste und der CO2-Emissionen bei. Steigerung der Netzkapazität Wie zuvor im Zusammenhang mit den zusätzlichen Netzverlusten dargestellt, entlastet die das Stromnetz vom überflüssigen Transport der Blindleistung. Aktuell wird diskutiert, dass das Stromnetz durch zunehmenden Stromhandel und steigende Einspeisung von Windenergie an seine Grenzen gelangt. Auch wenn die sicherlich nicht oder nur in Einzelfällen einen zusätzlichen Netzausbau ersetzen kann, würden durch die zusätzliche, freie Leitungskapazität bei vermehrtem Einsatz der bereits heute erkennbare Engpässe gemildert und dringend benötigte Zeit für den zusätzlichen Ausbau gewonnen. Impressum Energieeinsparung durch Herausgegeben vom: ZVEI - Zentralverband Elektrotechnikund Elektronikindustrie e.v. Fachverband Starkstromkondensatoren Redaktion: Johannes Stein Lyoner Str Frankfurt am Main Fon Fax Mail starkstromkondensatoren@zvei.org Trotz größtmöglicher Sorgfalt keine Haftung für den Inhalt. Alle Rechte, insbesondere das Recht der Vervielfältigung und Verbreitung sowie der Übersetzung vorbehalten. Kein Teil des Werkes darf in irgendeiner Form (Druck, Fotokopie, Mikrofilm oder ein anderes Verfahren) ohne schriftliche Genehmigung des ZVEI reproduziert oder unter Verwendung elektronischer Systeme gespeichert, verarbeitet, vervielfältigt oder verbreitet werden. Ausgabe: April

8 Energieeinsparung durch Die ZVEI-Initiative EnQ - Energie-Intelligenz für den intelligenten Einsatz von energie-effizienten Technologien Die Treibhausgasemissionen zu verringern ist eine der zentralen Aufgaben von Politik, Gesellschaft und Industrie in Deutschland. Dazu hat sich die europäische und die nationale Politik ehrgeizige Ziele gesetzt: Bis 2020 sollen diese Emissionen im Vergleich zu 1990 um mindestens 30 Prozent sinken. Gleichzeitig hat sich die Bundesregierung zum Ziel gesetzt, die Energieproduktivität bis 2020 im Vergleich zu 1990 zu verdoppeln. Die Unternehmen der Elektrotechnik- und Elektronikindustrie leisten dazu mit ihren intelligenten und energie-effizienten Technologien einen maßgeblichen Beitrag. So könnte bereits heute durch den konsequenten Einsatz intelligenter Technologien der Stromverbrauch um 57 Mrd. kwh reduziert werden. Trotzdem finden diese Technologien heute noch keine flächendeckende Anwendung, um einen Beitrag zur Steigerung der Energieproduktivität erzielen zu können. Der ZVEI wirbt daher mit EnQ Die Initiative Energie-Intelligenz für den intelligenten Einsatz von energie-effizienten Technologien. Die Internetplattform der Initiative EnQ - Energie-Intelligenz Condensator-Dominit Dr. Christian Dresel Gesellschaft für Leistungselektronik, Energietechnik und Netzqualität mbh Telefon ELECTRONICON Kondensatoren GmbH Telefon: EPCOS AG Telefon: FRAKO Kondensatoren- und Anlagenbau GmbH Telefon Maschinenfabrik Reinhausen GmbH Telefon Modl GmbH Telefon Schneider Electric GmbH Telefon System Electric Power Quality GmbH Telefon KBR GmbH Telefon Vishay Electronic GmbH Telefon