VDE Kongress 2002 ETG Fachtagung: Betrieb von Energienetzen im Europa von morgen Dresden 21. - 23. Oktober 2002 Einbindung großer Windleistungen in das europäische Verbundnetz W. L. Kling TenneT bv J.G. Slootweg Delft University of Technology D. Wensky ABB Utilities GmbH ABB R. Völzke Siemens AG T U Delft M. Luther E.ON Netz GmbH
VDE Kongress 2002 ETG Fachtagung: Betrieb von Energienetzen im Europa von morgen Dresden 21. - 23. Oktober 2002 Einbindung großer Windleistungen in das europäische Verbundnetz Übersicht Einleitung Situation der Windenergie in Deutschland und Europa Konzepte zur Netzanbindung von Großwindparks Systemanforderungen und Netzentwicklung Dynamisches Betriebsverhalten von Großwindparks Fazit
Offshore-Windenergie: Infrastruktur ist Herausforderung Meer Land P Landanbindung! Netzanschluss! Netzausbau! Ausregeln! Windpark-Entwickler Übertragungsnetzbetreiber
Installierte Windenergieleistung in Europa tal: 18.578 MW tand: Juli 2002) Schweden 1,5% 280 MW Andere 2,2% 407 MW Irland 0,7% 125 MW Portugal 0,7% 127 MW Griechenland 1,5% 272 MW Großbritanien 2,7% 498 MW iederlande 2,7% 501 MW Italien 3,8% 700 MW änemark 13,2% 2456 MW Spanien 19,9% 3712 MW Deutschland 51,1% 9500 MW elle: Windpower Monthly
Entwicklung der Windenergie in Deutschland 50.000 Installierte Leistung / Installed Capacity, MW 45.000 40.000 35.000 30.000 25.000 20.000 15.000 10.000 5.000 Onshore and Offshore Onshore 0 1990 1995 2000 2005 2010 2015 2020 2025 2030 Jahr / Year
Windeinspeisung in der E.ON Regelzone Mo Di Mi Do Fr Sa So 3000 2800 2600 2400 2200 2000 1800 1600 1400 1200 1000 800 600 400 200 0 Wochengang ab 28.05.01 3000 2800 2600 2400 2200 2000 1800 1600 1400 1200 1000 800 600 400 200 0
hore-projekte in der Nordsee (Endausbau) ABB 2100 MW Nordsee Windpower? MW GEO 1500 MW Projekt 2600 MW Butendiek 240 MW DK kon Nord 1040 MW rgiekontor 2290 MW mbeck 625 MW ue 2900 MW Rennert/EEP 360 MW Winkra 1760 MW Windland 1020 MW Enova 1430 MW NL Emden Energiekontor 240 MW Wilhemshaven Summe 15.800 MW
Gebräuchlichste Typen von Windenergieanlagen Kurzschlussläufer-Asynchrongenerator Doppelt gespeister Asynchrongenerator Getriebelos eingebundener Synchrongenerator
Planungsphasen eines Offshore-Windpark-Projektes Wind-Atlas Standortvorschlag Überprüfung Rechtssituation Netzanbindung Feasibility und Antrag Finanzierungskonzept Standort- Untersuchung Umwelt-Verträglichkeitsstudie Detailunters. Netzanbindung Standort- Detailunters. Machbarkeitsstudie Grobkonzept Netzanbindung Wind- Messungen Definition der Leitund Steuertechnik Definition des kommerziellen Konzepts Verhandlung Finanzierung Stromliefervertrag Bau Netzanschlussstation Erstellung Offsh.-Plattform Turbinen Beschaffung internes Windparknetz Ausführungsplanung Netzanbindung Kabelverlegung Turbinenerrichtung Endmontage + Inbetriebnahme Abnahme Betrieb & Wartung Anlagen- Rückbau
Anschluss eines Offshore-Windparks Quelle: Sieme
HVDC - Light: Onshore-Station ( 330 MVA ) Gebäude : 90 x 18 m Quelle: ABB
tztechnische Kriterien für die Grenzen von Windeinspeisung Thermische Grenzen Spannungsstabilität Frequenzstabilität
Lastfluss und Windeinspeisung G 380/220 kv G 380/220 kv Netz Netz 110 kv Netz 110 kv Netz MS MS Last Last Ohne Wind Mit Windüberschuss
Spannungsprofil nach dreipoligem Fehler Ausfall der gesamten WEA-Einspeiseleistung
Quelle: IAEW RWTH Aachen Einbindung großer Windleistungen in das europäische Verbundnetz Windenergieentwicklung und Netzausbau für E.ON Netz MW 18.000 14.000 installierte Windleistung zusätzliche Trassenkilometer 300 700 1000 Kumulierte zusätzliche Trassenkilom 110 - und 380 km 1000 800 10.000 600 6.000 2.000 400 200 2001 2006 2011 2016 Kosten 110 Mio. 400 Mio. 550 Mio.
Prognostizierte Windentwicklung und mittlerer Regelbedarf für E.ON Netz MW 18.000 14.000 2.300 4.200 8.000 10.000 installierte Windleistung Regelleistungsbedarf 10.000 6.000 2.000 2001 2006 2011 2016 Quelle: IAEW RWTH Aachen 2002
au von Windenergieanlagen - Herausforderungen für temtechnik und Netz Welche Maßnahmen für den Ausbau des Übertragungsnetzes sind erforderlich? Welchen Einfluss hat der zunehmend Zuwachs an Leistungselektronik auf das Netz? Welche Auswirkungen hat der Verlust der Netzstützung aus Großkraftwerken im Gesamtsystem auf - Netzschutz, - statische und dynamische Stabilität, - Kommutierungsverhalten von Wechselrichtern, - Resonanzen? Welchen Beitrag können WEA zur Netzstützung liefern? Welche Kraftwerkskapazitäten sind künftig zur Ausregelung der Windenergie notwendig?
Fazit Windausbau wird on- und off-shore weiter voranschreiten Abgestimmtes, gemeinsames Vorgehen von Projektplanern, WEA- und Systemtechnikherstellern, Netzbetreibern und Genehmigungsbehörden bzw. der Politik notwendig Mehrbelastungen auf Seiten der Netzbetreiber müssen fair (bundes- und europaweit) verteilt werden und dürfen nicht bei einzelnen Unternehmen verbleiben Künftige Untersuchungen des Gesamtsystems bedürfen zur Erhaltung der Versorgungssicherheit zusätzlicher gemeinsamer Initiativen der europäischen Übertragungsnetzbetreiber
Windeinspeisung erfordert neue Netzinfrastruktur und regelnde Maßnahmen Früher Höchstspannungsnetz Heute 110 kv 10/20 kv Niederspannungsnetz