Anwendungsfach Regelung von Kraftwerken und Netzen Thematischer Überblick 1
Spannungsfeld der Elektrizitätsversorgung Strommarkt / Stromhandel Politik / Regulierung Erzeuger Netz Verbraucher 2
EU Auszug aus Eine Energiepolitik für Europa (2007) Ausgangspunkt einer europäischen Energiepolitik muss es sein, sich einer dreifachen Herausforderung zu stellen: Bekämpfung des Klimawandels, Verringerung der Abhängigkeit von importierten Kohlenwasserstoffen, Förderung von Beschäftigung und Wachstum, wobei es gilt, den Verbrauchern Energiesicherheit bei erschwinglichen Preisen zu bieten. Das formulierte strategische energiepolitische Ziel zu realisieren bedeutet, Europa in eine in hohem Maße energieeffiziente und CO 2 -arme Energiewirtschaft umzuwandeln, eine neue industrielle Revolution in Gang zu setzen Hierbei spielt die Regelungstechnik eine entscheidende Rolle 3
Anwendungsfach Regelung von Kraftwerken und Netzen Netze versorgungssicher, verlustarm und fit für erneuerbare Energien 4
Regelungstechnik ist die Grundlage zur Aufrechterhaltung eines funktionierenden und sicheren Verbundnetzbetriebs Blindleistungs-Spannungs-Regelung Wirkleistungs-Frequenz-Regelung Erzeuger Blindleistungserzeugung Wirkleistungserzeugung Spannungshaltung (z.b. 110, 220, 380 kv) Verbundnetz Leistungsgleichgewicht Frequenz Leistungsübertragung, Kompensation des Blindleistungshaushalts der Übertragungsleitungen Verbraucher Wirkleistungsverbrauch 5
Europäisches Verbundnetz dynamisches System mit einer Modellordnung > 12000 Stuttgart Algier über Ländergrenzen hinweg zur Versorgung von 500 Millionen Menschen in 29 Ländern 6
Europäisches Verbundnetz dynamisches System mit einer Modellordnung > 12000 35 f [mhz] 30 Stuttgart 25 20 15 10 5 0-5 -10 Algier -15 1200 1250 1300 1350 1400 t [s] 1450 7
Projekt: Europaweites Frequenzmonitoring 55 o N Aalborg, Denmark 50 o N Gliwice, Poland 45 o N Stuttgart, Germany Timisoara, Romania 40 o N Madrid, Spain Zagreb, Croatia Seville, Spain 35 o N 9 o W Algiers, Algeria Athens, Greece 27 o E 0 o 9 o E 18 o E
Blackouts & Auswirkungen USA 14. August 2003 50 Mio. Menschen betroffen Großbritannien/London 28. August 2003 ca. 1 Mio. Menschen betroffen Dänemark/Schweden 23. September 2003 ca. 4 Mio. Menschen betroffen Italien 28. September 2003 über 57 Mio. Menschen betroffen blackout 04.11.2006 in Europa: ca. 10 Millionen Menschen betroffen 9
Blick in die Zukunft: Pläne und Visionen Stärkung bestehender Leitungstrassen zur Intensivierung des internationalen Stromhandels Neue Transportleitungen durch Europa zur Verteilung der Windenergie über lange Distanzen Aufbau eines hybriden Netzes aus Wechsel- und Gleichstromübertragungen ( backbones ) Anbindung von Nordafrika über Gleichstromleitungen zur Nutzung von Sonnenenergie aus der Sahara 10
Anwendungsfach Automatisierung in der Energietechnik Erzeuger effizient, hochflexibel und umweltfreundlich 11
Kraftwerksregelung Effizienzsteigerung bedeutet Emissionsminderung Erhöhung des Wirkungsgrads Verbesserung des stationären und dynamischen Betriebsverhaltens Einhalten von Sicherheitsvorgaben Minimierung des Anlagenverschleißes Einsparung von Personalkosten 1000 MW entspricht der Leistung von ca. 3279 Porsche 911 GT3 Siemens: Only one operator for 1000 MW (PowerGen Europe 2003) 12
Regelung und Optimierung von fossilen Kraftwerken Kernkraftwerken Wasserkraftwerken Windkraftanlagen dezentrale Kleinerzeuger ( Virtuelle Kraftwerke ) Stromhandel CO 2 -Zertifikate Regelenergie Netzanschluss Lastverhalten Beispiel: P * % G 100 80 Stromhandel, Wind, dezentrale Einspeisung zahlreiche Lastwechsel 60 40 0:00 12:00 24:00 Uhrzeit Problem: schlechtere Effizienz und Wirkungsgrad vgl. Benzinverbrauch eines Autos 20.03.2004 im Stadtverkehr 13
Blick in die Zukunft: Pläne und Visionen CO 2 -freies Kraftwerk Hochtemperatur-Kraftwerke bis 1100 MW Fusionskraftwerk (ITER) Bau von Offshore-Windparks 14
Anwendungsfach Regelung von Kraftwerken und Netzen Lehrveranstaltungen 15
Vorlesungsveranstaltungen Pflichtmodul (6 LP): Regelung von Kraftwerken und Netzen Wahlmodule (6LP): Elektrische Energienetze I (Tenbohlen) Energie- und Umwelttechnik (Scheffknecht) Energiewirtschaft und Energieversorgung (Voß) Grundlagen der thermischen Strömungsmaschinen (Casey) Grundlagen Windenergie (Kühn) Hydraulische Strömungsmaschinen in der Wasserkraft (Göde) Photovoltaics I (Werner) Empfehlung für Grundlagen der Natur- und Ingenieurwissenschaften : Elektrotechnik II (Parspour) (WS) Technische Thermodynamik II (SS) 16
Anwendungsfach Regelung von Kraftwerken und Netzen Studium und mehr 17
Studieren in Schweden: Studieren in Schweden 18
Kooperationen zur Industrie Ringvorlesung zur Automatisierung in der Energietechnik: Programm 2009 D. Haake (Vattenfall Europe Generation) Kraftwerkskonzeption 2020: Elektro- und Leittechnikkonzepte S. Wachtel (Enercon) Netzintegration von Windenergie Technologien und Lösungen von ENERCON T. Keuker (Alstom Power Systems) Einführung in die E-und Leittechnik eines Dampferzeugerherstellers G. Dirding (E.ON Kraftwerke) Risiko-/Gefährdungsanalysen aus leittechnischer Sicht eines Kraftwerksbetreibers K. Wendelberger (Siemens PG) Verfahrens- und Regelungstechnik in der Kraftwerks-Leittechnik W. Sattinger (Swissgrid) Netzbetrieb im Zentrum Europas 19
Anwendungsfach Regelung von Kraftwerken und Netzen Fragen? 20
Messergebnisse 21.05.2009, 02:01h 49.99 49.98 Outage Golfech 2, France: P = -1262 MW Algier Gliwice Aalborg Madrid Athen Sevilla Timisoara Zagreb Stuttgart 49.97 49.96 f [Hz] 49.95 49.94 49.93 90 95 100 105 110 115 21.05.2009 02:00 + t[s] 21