die Versorgungssicherheit Wolfgang Tauber, E.ON Bayern AG Garching,

Solidargemeinschaft Stromnetz: Wie viel Verantwortung braucht die Versorgungssicherheit Wolfgang Tauber, E.ON Bayern AG Garching, 30.06.2011

Agenda 1. Einleitung 2. Grundlagen 3. Erneuerbare Energien bei E.ON Bayern 4. Ist die Versorgungssicherheit gefährdet? Folie 2

Unabhängig von Energie-Riesen "Neue-Energien-West" stellen sich im Auerbacher Stadtrat vor - Region autark machen Auerbach. (swt) "Wertschöpfung und Erträge in der Region lassen." Das möchte die "Neue-Energien-West" (new), eine Genossenschaft aus elf Kommunen im Landkreis Neustadt/WN. Sie hat es sich zur Aufgabe gemacht, die erneuerbaren Energien in der Region auszubauen, und strebt bis 2030 eine energetische Autarkie an. http://www.oberpfalznetz.de/suche/f0-100-tquery-s,1,0.html Fünf Bürgermeister unter Strom Gemeindechefs basteln an kommunaler Energieallianz - Ziel: Selbstversorger mit Wind und Sonne Floß. (gar) Fünf Bürgermeister gründen eine kommunale Energieallianz. Ihnen schwebt ein Projekt vor, über das ihre Gemeinden unabhängig von Atomstrom und von Großkonzernen zur energieautarken Region heranwachsen können. Dazu haben die Rathauschefs vor allem Windräder und Photovoltaikanlagen l im Auge. http://www.oberpfalznetz.de/suche/f0-100-tquery-s,1,0.html Folie 3

Windkraft: von 600 auf 3 600 MW E.ON hat 2010 mehr als eine Milliarde in Erneuerbare Energien investiert und dabei die Kapazität bei Windkraft und Solarstrom um 600 Megawatt auf aktuell gut 3 600 Megawatt ausgebaut. Für den Zeitraum von 2011 bis 2013 sind weitere 2,6 Milliarden Euro vorgesehen http://www.ee-news.ch/de/wind/article/22027/e-on-2-6-milliarden-euro-bis-2-aa3-fuer-erneuerbare-geplant. E.ON treibt Offshore-Wind in Deutschland voran 40 Windkraft-Experten hat die Düsseldorfer E.ON AG in ihrem Hamburger Projektbüro zusammengezogen, um die letzten Planungsarbeiten für den nächsten großen Hochsee- Windpark des Unternehmens zu stemmen. http://www.umweltdialog.de/umweltdialog/energie/2011-06-01_eon_treibt_offshore-wind_in_deutschland_voran.php E.ON und RWE schaffen neue Impulse für Elektromobilität Die beiden größten Stromkonzerne Deutschlands arbeiten an der Etablierung von Elektroautos und Elektrotankstellen im Straßennetz. Zusammen mit Vertriebspartnern wie dem TÜV-Süd, Sixt und dem ADAC soll in verschieden Pilotprojekten die Alltagstauglichkeit der Fahrzeuge sowie das Konsumentenverhalten der Verbraucher untersucht werden. http://www.umweltdialog.de/umweltdialog/mobilitaet/2010-07-19_e_on_und_rwe_schaffen_neue_impulse_fuer_elektromobilitaet.php Folie 4

Seit 2007: Netzführung von einem Standort aus ca. 350 km Versorgungsgebiet E.ON Bayern AG (ca. 75 % der Fläche Bayerns) Neunburg v. Wald ca. 400 km E.ON Bayern als Flächenversorger in 5 von 7 bayerischen Regierungsbezirken vertreten Folie 5

Grundlagen - Gesetzliche Rahmenbedingungen Energiewirtschaftsgesetz (EnWG) Gewährleistung einer möglichst sicheren preisgünstigen verbraucherfreundlichen effizienten i umweltverträglichen Versorgung der Allgemeinheit mit Elektrizität und Gas Gesetz für den Vorrang Erneuerbarer Energien (EEG) Förderung der nachhaltigen Entwicklung der Energieversorgung im Interesse des Klima- und Umweltschutzes Schonung fossiler Energieressourcen Förderung der Weiterentwicklung von Technologien zur Erzeugung von Strom aus Erneuerbaren Energien Folie 7

Erzeugung, Verkauf, Lieferung: Das Netz im Markt Verkauf Der Händler kauft Strom von Kraftwerken ein und verkauft ihn an Kunden weiter. ÜNB/VNB bilanzieren. Kraftwerk ÜNB VNB Stromhändler Netzbetreiber Verbraucher Bezahlung für Energielieferung Bezahlung für Netznutzung ÜNB = Übertragungsnetzbetreiber VNB = Verteilnetzbetreiber Folie 8

Merkmale der Versorgungsspannung (Europanorm DIN EN 50160) Spann nung 230 V 207 V 253 V 210 220 240 250-10 % + 10 % Zulässiger Bereich Frequenz 50 Hz 47. 0 Hz 49.5 Hz 50.55 Hz 52 Hz 47.5 48.4 48.7 49 49.6 49.7 49.8 49.9 50.1 50.2 50.3 50.4-6% -1% + 1 % + 4 % 51.5 Zulässiger Bereich (99,5 %) Zulässiger Bereich (100 %) Fehlfunktionen und Schäden bei Nichteinhaltung der zulässigen Bereiche! Folie 9

Stromversorgung aus technischer Sicht Erzeugung und Verbrauch müssen für eine sichere Stromversorgung zu jedem Zeitpunkt im Gleichgewicht sein. Abweichungen hiervon können an der Netzfrequenz abgelesen werden. So wie das EKG beim Menschen spiegelt die Netzfrequenz den Gesundheitszustand Gesundheitszustand des Stromversorgungssystems wider. Verbraucher Einspeiser Folie 10

4 Regelzonen in Deutschland Der ÜNB* hat die Aufgabe, die Differenz zwischen Erzeugung und Verbrauch mittels des Einsatzes von Regelenergie in seiner Regelzone auszugleichen. Dies war in Zeiten vor dem Unbundling für den ÜNB eine vergleichsweise i einfache Aufgabe. Der Verbrauch in der Regelzone war dem zuständigen ÜNB* auf Grund von Erfahrungs- werten und mit Unterstützung von Prognosesystemen bekannt. *ÜNB = Übertragungsnetzbetreiber Die Kraftwerkseinsatzplanung des ÜNB* übernahm den Einsatz der erforderlichen Kraftwerksleistung, den Einsatz von Regelenergie und die Koordination des Leistungsaustausches mit benachbarten Netzbetreibern. Folie 11

4 Regelzonen in Deutschland Nach der Einführung des Unbundling und des freien Wettbewerbes für Erzeugung und Vertrieb war dies mit der bisherigen Vorgehensweise nicht mehr zu bewältigen. Bilanzkreise helfen jetzt die Aufgabe zu lösen. Die sog. Bilanzkreisverantwortlichen (BKV) haben dafür zu sorgen, dass innerhalb jeder Viertelstunde die Leistungsbilanz ihrer Bilanzkreise ausgeglichen g ist. Sie melden dies mittels Fahrplänen bis 14:30 Uhr des Vortages an den ÜNB. Bilanzkreis Der ÜNB hat nach wie vor die Aufgabe, die Differenz zwischen den angemeldeten Fahrplänen und dem tatsächlichen Verbrauch bzw. der Einspeisung i mittels des Einsatzes von Regelenergie auszugleichen. Folie 12

Frequenzabhängiger Lastabwurf (5-Stufen-Plan) 49.8 Hz Mobilisierung des Kraftwerkspersonals 49.0 Hz Lastabwurf von 10 bis 15 % der Netzlast 48.7 Hz Lastabwurf von weiteren 10 bis 15 % der Netzlast 48.44 Hz Lastabwurf von weiteren 15 bis 20 % der Netzlast 47.5 Hz Abtrennung der Kraftwerke vom Netz Frequenzverlauf: https://www.entsoe.eu/system-operations/the-frequency/ eu/system operations/the Folie 13

Großstörung Westeuropa 04.11.2006 Nach hder Netzauftrennung entstand im nordöstlichen System ein Erzeugungsüberschuss von mehr als 10.000 MW. Grund hierfür waren vorherige hohe Leistungstransite nach West- und Südeuropa, eine typische Situation in dieser Region aufgrund der küstennahen Windstromeinspeisung und handelsbedingter Stromtransite. Am Tag der Störung bestand eine besonders hohe Einspeisung aus Windkraftwerken in Norddeutschland. In Folge stieg die Frequenz von 50 auf 50,4 Hz an (Bild 7.3). Windkraftanlagen mit einer Leistung von 6.200 MW schalteten sich durch Schutzauslösung ab und sorgten hier für einen Rückgang der Frequenz. Weitere Erzeugungsleistung wurde durch Eingriffe der Netzbetreiber zurückgefahren bzw. die Last wurde durch Pumpbetrieb von Pumpspeicherkraftwerken erhöht. Besondere Probleme bestanden für E.ON und die Netzbetreiber in Österreich und Ungarn, deren Netze aufgetrennt waren und unterschiedlichen Teilsystemen angehörten. Durch den fehlenden Import von Osten bestand im westlichen Teilsystem ein Leistungsdefizit von knapp 9.000 MW, die Frequenz sank auf 49,0 Hz (Bild 7.3). Aufgrund des Frequenzeinbruchs trennten sich eine Reihe von Erzeugungseinheiten, darunter 60 % der Windkraftwerke und 30 % der KWK-Anlagen, vorzeitig vom Netz und vergrößerten das Leistungsungleichgewicht. Um das Gleichgewicht zwischen Erzeugung und Verbrauch wieder herzustellen, sprach der frequenzabhängige Lastabwurf an (in Deutschland: VDN 5 Stufenplan) und schaltete rund 17.000 MW Last ab (Bild 7.4). Ebenso wurde 1.600 MW Pump-leistung abgeworfen. Von den Netzbetreibern wurden alle verfügbaren Kraftwerksreserven mobilisiert. Nach Rückkehr angemessener Spannungs- und Frequenzbedingungen im westlichen Teilsystem schalteten Windkraft-werke und KWK-Anlagen automatisch wieder zu, ohne Kontrolle durch die Übertragungs- und Verteilungsnetzbetreiber. http://www.vde.com/de/fg/etg/archiv-bis2004/publikationen/rundbriefe/2007-oeffentlich/mi-1/technik-trends/2006-exklusiv/seiten/stromausfall-2006-11.aspx Folie 14

Geographische Besonderheiten beim Photovoltaik-Ausbau Die Anlagenrentabilität ist stark geprägt von den regionalen Gegebenheiten Hohe Zuwachsraten von Photovoltaik im bayerischen Raum infolge: Bundesweit höchste Zahl von Sonnenscheinstunden (bis zu 1.250 h) 30 % höhere Globalstrahlung 40 % der bundesweit installierten Photovoltaik-Leistung in Bayern Quelle: Deutscher Wetterdienst Folie 16

Photovoltaik-Ausbau im Netzgebiet von E.ON Bayern Installierte Anlagenleistung (MW) Anzahl installierter Anlagen 152.000 3.200 107.000 2000 2.000 71.500 7 450 600 850 1.250 1.500 36.000 44.500 54.500 2000 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2000 2005 2006 2007 2008 2009 2010 Folie 17

Aktuelle Entwicklung 2011 8.066 7.580 6.096 6.056 5.246 3.999 3.331 4.276 3.277 2.632 3.743 3.423 2.766 3.153 850 1.734 1.183 Vergleich der Photovoltaik-Anmeldungen 2010 und 2011 Folie 18

Versorgungssicherheit Erzeugung Transport Verteilung Versorgungssicherheit umfasst alle Stufen der Wertschöpfungskette, also die Erzeugung, g den Transport und die Verteilung. Dem Transportnetz fällt wegen seiner gesetzlich zugewiesenen Verantwortung für das Gesamtsystem eine besondere Bedeutung zu. Netze sind im allgemeinen nur einmal vorhanden. Auf deren Auslegung und Betrieb ist deshalb im Hinblick auf die Versorgungssicherheit besonders zu achten auch bei der Nutzung als Einspeisernetz. Folie 20

Zieldreieck der Energiepolitik Die Versorgungssicherheit kann nicht losgelöst betrachtet werden. Sie ist immer in Verbindung mit Wirtschaftlichkeit und Umweltverträglichkeit auf allen Wertschöpfungsstufen zu sehen. Folie 21

Zuständigkeiten für die Netze Gebiet E.ON Bayern Kraftwerke Stromverbund 380/220 kv Großindustrie 110 kv Umspannung Industrie/Gewerbe 20 kv Erneuerbare Energien TenneT TSO GmbH Umspannung Umspannung 230/400 V Büro- u. Warenhäuser E.ON Netz GmbH E.ON Bayern AG Kleinbetriebe Landwirtschaft Wohnhäuser Folie 22

Lastgeprägte Anforderungen an die Netze in der Vergangenheit HöS/HS MS NS Folie 23

Einspeisergeprägte Anforderungen an die Netze der Zukunft? HöS/HS MS NS Folie 24

Trafobelastung im Umspannwerk MVA Folie 25

Leistungsfluß am Großtransformator (PV-Einspeisung) Folie 26 Ei nspeisung 20 kv Rückspeisung 110-kV

PV-Einspeisung bei wolkenlosem Himmel Folie 27

PV-Einspeisung bei bewölktem Himmel Folie 28

Summe aller Netztrafoleistungen E.ON Bayern Rückspeisung ca. 160 MW Folie 29

Neue Herausforderungen in der Stromversorgung Bau - Bau von Intelligenten Netzen - Anpassung Verbrauch an Erzeugung / Entwicklung neuer Tarifmodelle - Entwicklung Stromspeicher - Entwicklung von Spannungsreglern für Ortsnetzstationen - Netzausbau an Kapazitätsgrenzen der Netzbetreiber und Dienstleister angelangt Betrieb - Betriebsmittelauslastungen/Grenzwertmeldungen nehmen stark zu - Instandhaltung zunehmend abhängig von Einspeisesituation - Einflüsse auf Systemsicherheit h it erkennbar (z. B. 50,2-Hz Problem) - Netzwiederaufbau ggü. früher mit zusätzlichen Einflussgrößen - Neue netzleittechnische Funktionen erforderlich - Beeinflussung von Einspeiseleistungen - Erfüllung der Veröffentlichungspflichten nach EnWG und EEG Folie 30

Fazit Auf die Netzbetreiber kommen zusätzliche, neue Anforderungen zu. Versorgungssicherheit, Wirtschaftlichkeit und Umweltverträglichkeit sind nur im Paket sinnvoll zu optimieren. Der technische Fortschritt wird es ermöglichen, die Energieversorgung zugunsten aller 3 Randbedingungen weiter zu optimieren. i Dies braucht jedoch Zeit und kann nicht von heute auf morgen erzwungen werden. Energiewirtschaft und Politik tragen die Verantwortung für eine sichere, umweltfreundliche und wirtschaftliche Energieversorgung der Zukunft. Erfolgt hier keine einvernehmliche Abstimmung, kann das System aus dem Gleichgewicht geraten. Kleinere aber auch größere Blackouts könnten die Folge sein. Folie 31

Danke für die Aufmerksamkeit! Folie 32

Backup ENTSO-E Folie 33

Backup Power-to-Gas Verfahren Quelle: e-magazin 2/11 Folie 34