Mit ABB in die neue Welt der Stromversorgung
Mit ABB in die neue Welt der Stromversorgung 1. Der Weg wird klarer Mit ihrem Energiekonzept hat die Bundesregierung im Jahr 2010 die Weichen für eine neue, überwiegend auf erneuerbaren Energien basierende Energieversorgung in Deutschland gestellt. Der Anteil der erneuerbaren Energien am Bruttostromverbrauch soll bis zum Jahr 2020 auf mindestens 35 Prozent und bis zum Jahr 2050 auf mindestens 80 Prozent gesteigert werden. Heute sind wir bereits bei einem Anteil von 27,8 Prozent. Damit haben die erneuerbaren Energien erstmals die Braunkohle (26,9 Prozent) als wichtigste Quelle im Stromerzeugungsmix abgelöst. Klimaschutz ist der entscheidende Treiber für den Umbau unserer Energieversorgung. Dies hat die Bundesregierung in ihrem Fortschrittsbericht zur Energiewende vom 3. Dezember 2014 erneut deutlich gemacht. Mit dem Nationalen Aktionsplan Energieeffizienz (NAPE) und dem Aktionsprogramm Klimaschutz 2020 werden zusätzliche Maßnahmen beschlossen, mit denen das nationale CO 2 - Reduktionsziel von 40 Prozent bis 2020 erreicht werden soll. 2 Mit ABB in die neue Welt der Stromversorgung Mit ABB in die neue Welt der Stromversorgung 3
Mit der Reform des Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG) zum 1. August 2014 sind technologiespezifische Ausbaupfade für die erneuerbaren Energien festgelegt worden. Sie sollen einen systemverträglichen Ausbau der Erneuerbaren gewährleisten. In den kommenden Jahren werden die erneuerbaren Energien damit zur dominierenden Stromquelle. Die Verpflichtung zur Direktvermarktung führt die erneuerbaren Energien näher an den Strommarkt heran. Damit beginnt eine neue Phase der Energiewende. Die 10-Punkte-Energie-Agenda des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie (BMWi) vom 26. Juni 2014 enthält die zentralen Vorhaben der Energiewende in der 18. Legislaturperiode. Durch die Agenda werden die einzelnen politischen Handlungsfelder sowohl inhaltlich als auch zeitlich miteinander verzahnt. Sie ist die Road-Map für die Umsetzung der Energiewende in den nächsten 2 Jahren. 4 Mit ABB in die neue Welt der Stromversorgung Mit ABB in die neue Welt der Stromversorgung 5
Dezentrale Erzeugung Der Strom wird zunehmend in kleinen, in der Fläche weit verteilten Einheiten erzeugt und der Anschluss dieser Erzeugungsanlagen erfolgt bevorzugt im Mittel- und Niederspannungsnetz. Bauernhöfe oder Wohnhäuser, die bisher nur Strom verbraucht haben, erzeugen jetzt mit Hilfe von Windenergie-, Biomasse- und Photovoltaikanlagen selbst Strom und speisen ihn in das Versorgungsnetz ein. Dadurch fließt der Strom an vielen Stellen plötzlich in die andere Richtung. 2. Stromerzeugung Die Stromerzeugung in Deutschland befindet sich in einem fundamentalen Strukturwandel: Sie wird vielfältiger, kleinteiliger, volatiler und überwiegend dezentral. Verbrauchsfern, dezentral und volatil sind hier die neuen, dominierenden Begriffe. Verbrauchsferne Erzeugung Der Strom wird nicht mehr dort erzeugt, wo er gebraucht wird, sondern vermehrt an anderer Stelle, ggf. sehr weit entfernt. Besonders trifft dies auf die Onshore- und Offshore-Windparks zu, die viel Strom erzeugen (wenn Wind weht), die sich aber entweder in dünn besiedelten Gebieten mit wenig Stromverbrauch befinden oder gar Offshore weit draußen in der Nord- und Ostsee. Volatile Erzeugung Eine sehr einschneidende Veränderung gegenüber dem bisherigen Stromversorgungssystem ist, dass der Strom nicht immer dann erzeugt wird, wenn er gebraucht wird, sondern wenn beispielsweise die Sonne scheint oder der Wind weht. Dadurch werden die Netze höher mit Strom belastet und dieser kann womöglich nicht verbraucht werden. Um die volatile Erzeugung abzufangen, kann man nicht einfach beliebig Kraftwerke einschalten, abschalten bzw. hoch- und herunterfahren. Das ist technisch nur in gewissen und relativ engen Grenzen möglich. Und die regenerative Erzeugung abschalten, will man natürlich vermeiden. Ziel der Energiewende ist schließlich, möglichst viel konventionelle durch klimafreundliche Erzeugung zu ersetzen. 6 Mit ABB in die neue Welt der Stromversorgung Mit ABB in die neue Welt der Stromversorgung 7
Für die konventionelle Stromerzeugungsanlagen bedeutet das, sie müssen eine höhere Flexibilität, d.h. kurze An- und Abfahrzeiten und höhere Laständerungsgeschwindigkeiten, sowie eine größere Teillastfähigkeit haben als bisher und sie müssen auch bei geringerer Auslastung wirtschaftlich sein. Mit einem intelligenten Erzeugungsmanagement, mit dem sich viele kleine Erzeugungseinheiten und Speicher zu sogenannten virtuellen Kraftwerken zusammenschalten und steuern lassen, kann der Volatilität zusätzlich begegnet werden. So wird die Integration der erneuerbaren Energien zusätzlich erleichtert. Strommarkt Auch der Strommarkt erfährt eine grundlegende Veränderung. Die Anforderungen an das neue Strommarktdesign sind dabei gewaltig! Das Zusammenspiel der alten und neuen Erzeugungswelt ist zu regeln: Die Nutzung der Kernenergie zur Stromerzeugung endet 2022, der Einsatz verfügbarer Kapazitäten muss optimiert, die Unsicherheiten der Übergangsphase müssen abgesichert werden, die erneuerbaren Energien werden mehr Verantwortung in der Stromversorgung übernehmen und auch für Systemdienstleistungen bereit stehen, und die europäischen Märkte für Strom wachsen weiter zusammen. 3. Stromübertragung und -verteilung Unsere Stromnetze müssen für die neue Erzeugungsstruktur angepasst und ertüchtigt werden: Das Übertragungsnetz wurde ursprünglich für den Ausgleich von Erzeugungskapazitäten in einem Notfall ausgelegt. Künftig wird es aber vermehrt Transportaufgaben übernehmen, sei es für die Übertragung von in der Nord- und Ostsee erzeugten Strom aus Offshore-Windparks in den Süden Deutschlands, den grenzüberschreitenden Stromhandel in einem europäischen Strombinnenmarkt oder den überregionalen Ausgleich erneuerbarer Energien. Unsere Hochspannungsverteilnetze sind für die zunehmenden Einspeiseleistungen nicht ausgelegt. In Regionen mit hohen Einspeisungen hauptsächlich aus Windparks und großen Photovoltaik-Freiflächenanlagen wird das Versorgungsnetz zum Einsammelnetz. In lokale, ländlich geprägte Mittel- und Niederspannungsverteilnetze speisen immer mehr Wind-, PV- und Biogasanlagen ein und die städtischen Netze werden neue Verbraucher wie Elektrofahrzeuge sowie Erzeugung aus Anlagen mit Kraft-Wärme-Kopplung (KWK-Anlagen) aufnehmen. 8 Mit ABB in die neue Welt der Stromversorgung Mit ABB in die neue Welt der Stromversorgung 9
4. Stromanwendung Energieeffizienz ist die zweite Säule der Energiewende und sie ist auch aktiver Klimaschutz. Gerade bei der Stromanwendung, sei es in der Industrie, in Handel und Gewerbe oder im Haushalt, spielt der effiziente Umgang mit der Ressource Strom daher eine ganz wichtige Rolle. Folgte in der alten Stromversorgungswelt die Erzeugung der Last, so werden künftig steuerbare Lasten mit Hilfe intelligentem Lastmanagement der zunehmend wetterabhängigen und volatilen Erzeugung folgen. Unser Stromversorgungssystem und unsere Industrie sind eng miteinander verzahnt. Es macht daher Sinn, beide zusammen zu denken. Das Internet der Dinge, Dienste und Menschen eröffnet hier völlig neue Möglichkeiten: Der Einzug von Internettechnologien in die Fabriken und Industrieanlagen, wird die Flexibilität einzelner Anlagen signifikant erhöhen. Durch intelligente Kopplung der Anlagen mit einer zeitlich optimierten Stromabnahme, lassen sich Industrieprozesse auf die volatile Stromversorgung ausrichten und flexible Verbraucher können ähnliche Systemdienstleistungen wie Speicher erbringen. Für Industrieunternehmen und Stromversorger ergeben sich damit völlig neue Kooperationsmöglichkeiten und Geschäftsmodelle. 5. Transformation von Energiesystemen mit ABB Der Weg in die neue Welt der Stromversorgung kann nur über eine intelligente Transformation unseres bestehenden Stromversorgungssystems erfolgen. Wir haben die Kompetenz und die Erfahrung, mit unseren Produkten, Systemen und Dienstleistungen die Transformation der Energiesysteme möglich zu machen: 10 Mit ABB in die neue Welt der Stromversorgung Mit ABB in die neue Welt der Stromversorgung 11
Große Übertragungsstrecken stabil und verlustarm überbrücken, Kapazitätsengpässe beseitigen. Hochspannungs-Gleichstromübertragung (HGÜ) Unsere Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragungs-Systeme (HGÜ-Systeme) erlauben bereits seit über 60 Jahren die effiziente Übertragung großer Mengen elektrischer Energie über weite Strecken. Für die Transformation der Energiesysteme in Europa besonders geeignet ist die von uns entwickelte und erstmals eingesetzte selbstgeführte HGÜ (Voltage Source Converter, VSC-HGÜ). Mit dieser Technik kann neben der Wirkleistungsübertragung zusätzlich kapazitive und induktive Blindleistung für den stabilen Betrieb von Drehstromübertragungsnetzen zur Verfügung gestellt werden. VPE-Gleichstromkabel Dort wo erforderlich, machen unsere umweltfreundlichen VPE-Gleichstromkabel bis zu den höchsten Spannungsund Leistungsklassen die unterirdische Stromübertragung möglich. Flexible Drehstromübertragungssysteme (FACTS) Mit unseren FACTS-Lösungen, das sind flexible Drehstromübertragungssysteme basierend auf moderner, verschleißfreier Leistungselektronik, lassen sich Kapazitätsengpässe im Übertragungsnetz beseitigen, Stromflüsse gezielt steuern und Blindleistung für die Spannungshaltung bereitstellen. Mit intelligenten Lösungen dezentrale Stromerzeugung integrieren. Intelligente Ortsnetzstation und regelbarer Ortsnetztransformator Die Netzzustandserkennung in unserer intelligenten Ortsnetzstation gewährleistet die Einhaltung der Spannungsgrenzen im Mittel- und Niederspannungsnetz, die Dokumentation der Spannungsqualität und eine angemessene Versorgungszuverlässigkeit. Regelbare Ortsnetztransformatoren verhindern unzulässige Spannungsanhebungen infolge der Einspeisung aus erneuerbaren Energien-Anlagen. 12 Mit ABB in die neue Welt der Stromversorgung Mit ABB in die neue Welt der Stromversorgung 13
Digitale Schaltanlagen Mit unserer digitalen Schaltanlage machen wir das Netz intelligenter. Digitale Geräte und digitale Datenübertragung machen die Schaltanlage darüber hinaus kleiner, zuverlässiger und flexibler und sie bietet eine höhere Sicherheit, ist einfacher zu warten und ist insgesamt effizienter. Vorausschauender Netzbetrieb Unser Verteilnetzoptimierungssystem kombiniert verfügbare Vorhersagedaten wie Last- und Wetterdaten, um Erzeugungsund Lastprofile für die nähere Zukunft zu berechnen. Damit können frühzeitig Netzengpässe identifiziert und Gegenmaßnahmen eingeleitet werden. Smart Planning Mit Smart Planning haben wir schließlich eine Beratungslösung entwickelt, um ein bestehendes Niederspannungsnetz gemeinsam mit unseren Kunden Schritt für Schritt und bedarfsgerecht zu einem flexiblen und zukunftsgerechten Netz (Smart Grid) umzubauen. Mit Innovationen der Volatilität der erneuerbaren Energien begegnen. Erzeugungsmanagementsysteme und virtuelle Kraftwerke Mit unseren Erzeugungsmanagementsystemen (EMS) können wir viele kleine und unterschiedliche Erzeugungseinheiten, Speicher und auch steuerbare Verbraucher zu größeren, virtuellen Kraftwerken zusammenführen und technisch und wirtschaftlich optimal betreiben. 14 Mit ABB in die neue Welt der Stromversorgung Mit ABB in die neue Welt der Stromversorgung 15
Energiespeicher Mit unseren leistungselektronischen Umrichtern ergänzt mit elektrischen Speichern lassen sich Stromüberschüsse speichern und bei Bedarf wieder ins Netz einspeisen. Damit können fluktuierende Einspeisungen vergleichmässigt und Stromversorgungsnetze nachhaltig stabilisiert werden. Internet der Dinge Unsere Lösungen für das Internet der Dinge bieten die Möglichkeit, Industrieprozesse durch eine flexible, intelligente Steuerung auf die volatile Stromversorgung auszurichten und dass flexible Verbraucher ähnliche Systemdienstleistungen wie Speicher erbringen können. Ökoeffiziente gasisolierte Schaltanlage (Eco-GIS) Das von uns neu entwickelte, ökoeffiziente Gasgemisch für gasisolierte Schaltanlagen, ist eine klimaschonende Alternative für das sonst übliche Isoliergas Schwefelhexafluorid (SF 6 ). Das neue Gasgemisch kann das Treibhausgaspotenzial über den Lebenszyklus der Schaltanlage um bis zu 50 Prozent reduzieren. Energieeffiziente Transformatoren Circa 3 Prozent des weltweiten Stromverbrauchs entfallen auf Transformatoren. Die effizientesten unserer Transformatoren verbrauchen 80 Prozent weniger Strom als die Geräte mit der geringsten Effizienz. Mit energieeffizienten Produkten und Systemen das Klima schützen. Wir arbeiten kontinuierlich daran, Produkte und Systeme zu entwickeln, die die Effizienz bei der Erzeugung, Übertragung, Verteilung und Anwendung von Elektrizität weiter erhöht. 16 Mit ABB in die neue Welt der Stromversorgung Mit ABB in die neue Welt der Stromversorgung 17
6. Warum ABB? Als weltweit führendes Technologie-Unternehmen hat ABB seit Beginn der allgemeinen Stromversorgung viele Meilensteine in der Neu- und Weiterentwicklung der Energietechnik gesetzt. Für den Weg in die neue Welt der Stromversorgung bieten wir: Produkte und Lösungen sowohl für Stromerzeuger, Übertragungs- und Verteilnetzbetreiber und Stadtwerke als auch die Industrie und Privatverbraucher. Beratungs- und Planungskompetenz für die Entwicklung und Begleitung individueller Transformationspfade. Effiziente Prozesse, um kurze Planungs- und Realisierungszeiten zu gewährleisten. Weitreichende Erfahrungen und Know How aus zahlreichen nationalen wie internationalen Pilotprojekten zur Transformation von Energiesystemen, um die Transformationsbausteine sinnvoll und effizient miteinander zu verbinden. Innovationen, um auf neue Anforderungen schnell und angemessen reagieren zu können. 18 Mit ABB in die neue Welt der Stromversorgung Mit ABB in die neue Welt der Stromversorgung 19
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