Anforderungen an Netze im Rahmen des Ausbaus der ... - Altrip
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<strong>Anfor<strong>der</strong>ungen</strong> <strong>an</strong> <strong>Netze</strong> <strong>im</strong> <strong>Rahmen</strong> <strong>des</strong><br />
<strong>Ausbaus</strong> <strong>der</strong> Erzeugung aus erneuerbaren Energien<br />
Treffen <strong>im</strong> <strong>Rahmen</strong> <strong>der</strong> Pl<strong>an</strong>ungsgemeinschaft Westpfalz, 25.06.2012
Übersicht<br />
► Grundlagen, Netzstrukturen<br />
► Grundzüge g <strong>der</strong> Netzverträglichkeitsbeurteilung<br />
g g<br />
► Praktisches Beispiel<br />
► Best<strong>an</strong>dsaufnahme<br />
► Ausblick<br />
► Diskussion<br />
PNG, Zi / 2012-06 / 2
Begriffe/Struktur<br />
Netzgruppe (West-/Ostgruppe, ca. 3000km²)<br />
UW-Versorgungsbereich(e), i.d.R. kuppelbar (ca. 20 je 110kV-Netzgruppe)<br />
Bild: Heuck, Dettm<strong>an</strong>n, Schulz, Elektrische Energieversorgung, Verlag Vieweg + Teubner<br />
Ortsnetze (UP), i.d.R. kuppelbar<br />
PNG, Zi / 2012-06 / 3
Begriffe/Struktur<br />
► Ausrichtung <strong>der</strong> elektrischen Energieversorgung bisher <strong>an</strong> großen, zentralen Einheiten<br />
(Großkraftwerken)<br />
► Einspeisung elektrischer Energie durch Großkraftwerke in Sp<strong>an</strong>nungsebenen mit möglichst hoher<br />
Betriebssp<strong>an</strong>nung<br />
► Überregionale Verteilung (ab ca. ca 100km) über Höchstsp<strong>an</strong>nungsnetze (220kV, (220kV 380kV)<br />
regionale Verteilung (ca. 25..100km) über Hochsp<strong>an</strong>nungsnetze (110kV)<br />
regionale Verteilung (bis ca. 25km) über Mittelsp<strong>an</strong>nungsnetze (10kV, 20kV)<br />
Verteilung in Ortsnetzen über Nie<strong>der</strong>sp<strong>an</strong>nungsnetze (0,4kV)<br />
Übertragungsleistung<br />
eines Stromkreises<br />
Nennsp<strong>an</strong>nung<br />
(üblich)<br />
1600MVA 220kV, 380kV Höchstsp<strong>an</strong>nung (HöS)<br />
120MVA 110kV Hochsp<strong>an</strong>nung (HS)<br />
10MVA 10kV, 20kV, 30kV Mittelsp<strong>an</strong>nung (MS)<br />
150kVA 04kV 0,4kV Nie<strong>der</strong>sp<strong>an</strong>nung (NS)<br />
<strong>Netze</strong>bene<br />
Tr<strong>an</strong>sformator-<br />
leistung<br />
Umsp<strong>an</strong>nung (HöS/HS) 350MVA<br />
Umsp<strong>an</strong>nung (MS/NS) 40MVA<br />
Umsp<strong>an</strong>nung (HS/MS) 630kVA<br />
PNG, Zi / 2012-06 / 4
Best<strong>an</strong>d <strong>der</strong> Pfalzwerke<br />
Übertragungsleistung<br />
eines Stromkreises<br />
ca ca.130km 130km 220kV 220kV-Stromkreise<br />
Stromkreise<br />
ca. 1200km 110kV-Stromkreise<br />
ca. 4500km 20kV-Stromkreise<br />
ca ca. 9000km 00,4kV-Stromkreise 4kV Stromkreise<br />
Nennsp<strong>an</strong>nung<br />
(üblich)<br />
1600MVA 220kV, 380kV Hö Höchstsp<strong>an</strong>nung h t (HöS)<br />
120MVA 110kV Hochsp<strong>an</strong>nung (HS)<br />
10MVA 10kV, 20kV, 30kV Mittelsp<strong>an</strong>nung (MS)<br />
150kVA 0,4kV Ni Nie<strong>der</strong>sp<strong>an</strong>nung d (NS)<br />
<strong>Netze</strong>bene<br />
Tr<strong>an</strong>sformatorleistung<br />
Umsp<strong>an</strong>nung (HöS/HS) 350MVA<br />
Umsp<strong>an</strong>nung (MS/NS) 40MVA<br />
Umsp<strong>an</strong>nung (HS/MS) 630kVA<br />
9 Trafos<br />
ca. 100 Trafos<br />
ca. 4000 Trafos<br />
Versorgungsgebiet und HöS-Netz Versorgungsgebiet, HöS- und HS-Netz Versorgungsgebiet, HöS-, HS- und MS-Netz<br />
PNG, Zi / 2012-06 / 5
Exkurs: Beurteilung <strong>der</strong> Netzverträglichkeit<br />
► Die Beurteilung <strong>der</strong> Netzverträglichkeit einer <strong>an</strong>zuschließenden Anlage erfolgt in MS-<strong>Netze</strong>n gemäß<br />
BDEW-Richtlinie “Technische Richtlinie Erzeugungs<strong>an</strong>lagen am Mittelsp<strong>an</strong>nungsnetz” und<br />
“T “Technische h i h Ri Richtlinien htli i fü für EErzeugungseinheiten i h it und d -<strong>an</strong>lagen, l TTeil il 8” (‘TR8’)<br />
in NS-<strong>Netze</strong>n gemäß<br />
“VDE-AR-N 4105, Erzeugungs<strong>an</strong>lagen am Nie<strong>der</strong>sp<strong>an</strong>nungsnetz”<br />
► Entgegen <strong>der</strong> in <strong>der</strong> öffentlichen Diskussion häufig<br />
<strong>an</strong>zutreffenden Auffassung ist <strong>der</strong> begrenzende Faktor<br />
hinsichtlich <strong>der</strong> Netzverträglichkeit in Nie<strong>der</strong>- und<br />
Mittelsp<strong>an</strong>nungs-Verteilnetzen i.d.R. nicht die thermische<br />
Überlastung von Leitungen son<strong>der</strong>n die von den<br />
Erzeugungseinheiten verursachte Sp<strong>an</strong>nungs<strong>an</strong>hebung<br />
Die aktuell bek<strong>an</strong>nten Pl<strong>an</strong>ungen deuten bereits auf<br />
Überlastungen und resultierenden Ausbaubedarf <strong>im</strong><br />
Hochsp<strong>an</strong>nungsnetz hin.<br />
► Die zulässige Sp<strong>an</strong>nung in <strong>Netze</strong>n ist definiert gem gem.<br />
DIN IEC 60038 – d<strong>an</strong>ach ist eine Abweichung von <strong>der</strong><br />
Netznennsp<strong>an</strong>nung (Sp<strong>an</strong>nungsb<strong>an</strong>d) <strong>im</strong> Bereich von<br />
±10% zulässig<br />
PNG, Zi / 2012-06 / 6
Exkurs: Beurteilung <strong>der</strong> Netzverträglichkeit<br />
► Je größer die aktuell eingespeiste Leistung in Relation zur Netz<strong>im</strong>ped<strong>an</strong>z am Verknüfungspunkt ist,<br />
<strong>des</strong>to höher fällt <strong>der</strong> Sp<strong>an</strong>nungshub aus<br />
► Die o.g. technischen Normen lassen durch die installierten Anlagen einen Sp<strong>an</strong>nungshub von max.<br />
2% (MS) bzw. 3% (NS) zu – eine Anlage, welche am untersuchten Netzverknüpfungspunkt zu<br />
einem höheren Hub <strong>im</strong> Netz führen würde, gilt <strong>an</strong> diesem Punkt als nicht-netzverträglich.<br />
FFestlegungen l zur gültigen ül i WWahl hl eines i NNetzverknüpfungspunkts k ü f k sind i d i<strong>im</strong><br />
“Gesetz für den Vorr<strong>an</strong>g Erneuerbarer Energien (Erneuerbare-Energien-Gesetz - EEG)” getroffen.<br />
► Bei Erreichen <strong>der</strong> Grenzen <strong>der</strong> Sp<strong>an</strong>nungsbän<strong>der</strong><br />
werden in Betrieb befindliche Erzeugungs<strong>an</strong>lagen<br />
automatisch vom Netz getrennt.<br />
Dies ist mit Ertragsausfall verbunden und soll <strong>im</strong><br />
Vorfeld durch die Netzverträglichkeitsprüfung<br />
ausgeschlossen werden.<br />
PNG, Zi / 2012-06 / 7
Exkurs: Aktuelle Probleme<br />
► Bei <strong>der</strong> Beurteilung <strong>der</strong> Netzverträglichkeit einer Anlage gilt die For<strong>der</strong>ung hinsichtlich <strong>des</strong><br />
Sp<strong>an</strong>nungshubs kategorisch, d.h. unter Zugrundelegung <strong>der</strong> Max<strong>im</strong>alleistung <strong>der</strong> Anlage<br />
► Obwohl das gleichzeitige Erreichen <strong>der</strong> Max<strong>im</strong>alleistung aller Anlagen auf wenige Stunden<br />
jährlich beschränkt ist, kommt es vermehrt zur Einstufung von Anlagen als nicht-netzverträglich –<br />
beobachtete Folgen:<br />
• AAusweichen i h auf f wirtschaftlich i h f li h ungünstigere ü i NNetzverknüpfungspunkte k ü f k<br />
• Anlagendrosselung<br />
• Zeitlicher Aufschub <strong>des</strong> Netz<strong>an</strong>schlusses<br />
• Netzausbau<br />
• Verzicht auf Projekte<br />
► Insbeson<strong>der</strong>e <strong>der</strong> Netzausbau ist z.T. kritisch zu<br />
betrachten betrachten, da hierdurch sozialisierte Kosten<br />
entstehen – die Kosten eines Netzausbaus müssen in<br />
volkswirtschaftlich sinnvoller Relation zu den Kosten<br />
<strong>der</strong> Anlagenerrichtung stehen.<br />
Di Die Umlage U l <strong>der</strong> d Kosten K t <strong>des</strong> d Netzausbaus N t b k<strong>an</strong>n k die di<br />
Akzept<strong>an</strong>z von Anlagen zur Nutzung erneuerbarer<br />
Energien ernsthaft gefährden.<br />
PNG, Zi / 2012-06 / 8
Aktuelle Probleme<br />
► Zwar ist unter Bezugnahme auf ein Votum <strong>der</strong> EEG-Clearingstelle ein Netzausbau nicht<br />
zumutbar, wenn <strong>des</strong>sen Investitionsvolumen 25% <strong>des</strong> Anlageninvestitionsvolumens<br />
überschreitet, doch ist dieses Kriterium in zunehmenden Maß nicht mehr ohne weiteres<br />
<strong>an</strong>wendbar (betroffene Anlagenerrichter versuchen <strong>im</strong>mer häufiger öffentlichen bzw.<br />
politischen Druck auszuüben um den zuständigen Netzbetreiber dennoch zum<br />
Netzausbau zu ver<strong>an</strong>lassen).<br />
Anm.: dabei ist zu beobachten, dass die Anlagen aufgrund <strong>der</strong> För<strong>der</strong>ungssituation vermehrt als Renditeobjekte<br />
betrachtet werden – nicht mehr technische- o<strong>der</strong> Umweltgesichtspunkte stehen <strong>im</strong> Mittelpunkt son<strong>der</strong>n <strong>der</strong> Erhalt <strong>der</strong><br />
För<strong>der</strong>ung. Diese Verfolgung von Partikularinteressen verhin<strong>der</strong>t zu häufig die Verfolgung volkswirtschaftlich opt<strong>im</strong>ierter<br />
Konzepte.<br />
PNG, Zi / 2012-06 / 9
Null-Energie... aber nicht Null-Leistung<br />
“Auf dem Weg zu 100% EE”<br />
2,5 Millionen Treffer zu “null-energie-stadt”<br />
► Zielvorstellungen hinsichtlich <strong>des</strong> <strong>Ausbaus</strong><br />
erneuerbarer Energieen sind nahezu <strong>im</strong>mer<br />
bil<strong>an</strong>zieller Natur – dadurch tritt die Aufgabe<br />
<strong>des</strong> <strong>Netze</strong>s bzw. von Speichern in den<br />
Hintergrund.<br />
bil<strong>an</strong>ziell ist diese Autobahn leer...<br />
Foto: http://www.ndr.de/regional/nie<strong>der</strong>sachsen/h<strong>an</strong>nover/autobahnkreuz111.html<br />
“Wie viel Energie steckt in meiner Gemeinde?”<br />
“Loben Sie einen Wettbewerb aus: Welcher Ortsteil<br />
produziert am meisten Strom?”<br />
PNG, Zi / 2012-06 / 10
Wieviel Leistung k<strong>an</strong>n ein Netz aufnehmen?<br />
Auf einem einspeisedominierten Abzweig tritt eine Erhöhung <strong>der</strong> Sp<strong>an</strong>nung ein<br />
110kV-Netz 1<br />
P=-0,1 MW<br />
PF=0,054<br />
110kV SSammelschiene l hi<br />
U=110,0 kV<br />
u=100,0 %<br />
du=-1,5 %<br />
U1<br />
P=-0,1 MW<br />
Q=-2,1 Mvar<br />
I=59,7 A<br />
Ploss=0,0 MW<br />
Qloss=0,2 Mvar<br />
Last=5,3 %<br />
UW 20kV<br />
U=20,3 kV<br />
u=101,5 %<br />
MS-Knoten 1<br />
U=20,4 kV<br />
u=102,2 %<br />
du=0,7 %<br />
MS-Freileitung 1 (5km)<br />
P=2,9 MW<br />
Q=-1,1 Mvar<br />
I=88,6 A<br />
Ploss=0,0 MW<br />
Qloss=0,0 Mvar<br />
Last=25,4 %<br />
Die Tr<strong>an</strong>sformatorregelung gleicht lastg<strong>an</strong>gbegingte Sp<strong>an</strong>nungsän<strong>der</strong>ungen <strong>an</strong><br />
<strong>der</strong> UW-Sammelschiene aus – <strong>im</strong> Netz haben unterschiedliche Netzknoten<br />
unterschiedliche Sp<strong>an</strong>nungen...<br />
Vergleich zum Ortsnetz: Das Problem unterschiedlicher Charakteristika von<br />
Abzweigen (Last- o<strong>der</strong> Einspeisedomin<strong>an</strong>z) macht häufig den vieldiskutierten<br />
Einsatz regelbarer OrtsnetzTr<strong>an</strong>sformatoren unmöglich.<br />
WEA 2<br />
MS-Freileitung 2 (5km)<br />
P=3,0 MW<br />
Q=-1,0 Mvar<br />
I=88,6 A<br />
Ploss=0,0 MW<br />
Qloss=0,0 Mvar<br />
Last=25,4 %<br />
MS-Knoten 2<br />
U=20,6 kV<br />
u=102,9 %<br />
du=1,3 %<br />
, ,<br />
MS-Knoten 3<br />
U=200kV U=20,0 kV<br />
u=100,0 %<br />
du=-1,6 %<br />
MS-Freileitung 3 (5km)<br />
P=3,0 MW<br />
Q=1,0 Mvar<br />
I=91,2 A<br />
Ploss=0,0 MW<br />
Qloss=0 Qloss 0,0 0Mvar Mvar<br />
Last=26,1 %<br />
Auf einem lastdominierten Abzweig tritt eine Absenkung <strong>der</strong> Sp<strong>an</strong>nung ein<br />
WEA 1<br />
P=-3,0 MW<br />
PF=0,950<br />
Last (Ortsnetz, o.ä.)<br />
P=3,0 , MW<br />
PF=0,950<br />
PNG, Zi / 2012-06 / 11
Wieviel Leistung k<strong>an</strong>n ein Netz aufnehmen?<br />
110kV-Netz 1<br />
P=2,8 MW<br />
PF=0,625<br />
110kV Sammelschiene<br />
U=110,0 kV<br />
u=100,0 %<br />
du=-1,0 %<br />
U1<br />
P=2,8 MW<br />
Q=-3,2 Mvar<br />
I=121,3 A<br />
Ploss=0,0 MW<br />
Qloss=0,2 Mvar<br />
Last=10,6 Last 10,6 %<br />
UW 20kV<br />
U=20,2 kV<br />
u=101,0 %<br />
MS-Freileitung 1 (5km)<br />
P=5,8 MW<br />
Q=-2,2 Mvar<br />
I=177,5 A<br />
Ploss=0,1 MW<br />
Qloss=0,2 Mvar<br />
Last=50,9 %<br />
MS-Knoten 1<br />
U=20,5 kV<br />
u=102,4 %<br />
du=1,3 %<br />
...obwohl die thermische Übertragungsfähigkeit <strong>der</strong><br />
Leitung noch nicht erreicht ist ist.<br />
MS-Freileitung 3 (5km)<br />
P=3,0 MW<br />
Q=1,0 Mvar<br />
I=91,7 A<br />
Ploss=0,0 MW<br />
Qloss=0,0 Mvar<br />
Last=263%<br />
Last=26,3 %<br />
WEA 2<br />
P=-3,0 MW<br />
PF=0,950<br />
MS-Freileitung 2 (5km)<br />
P=3,0 MW<br />
Q=-1,0 Mvar<br />
I=88,5 A<br />
Ploss=0,0 MW<br />
Qloss=0,0 Mvar<br />
Last=25,4 %<br />
MS-Knoten 2<br />
U=20,6 kV<br />
u=103,0 %<br />
du=2,0 %<br />
MS-Knoten 3<br />
U=19,9 kV<br />
u=99,5 99 5 %<br />
du=-1,6 %<br />
Durch Anschluss einer weiteren WEA ist <strong>der</strong> zulässige<br />
Sp<strong>an</strong>nungshub von 2% erreicht...<br />
WEA 1<br />
P=-3,0 MW<br />
PF=0,950<br />
Last (Ortsnetz, o.ä.)<br />
P=3,0 MW<br />
PF=0 PF 0,950 950<br />
PNG, Zi / 2012-06 / 12
Wieviel Leistung k<strong>an</strong>n ein Netz aufnehmen?<br />
110kV-Netz 1<br />
P=3148,8 kW<br />
PF=0,656<br />
110kV Sammelschiene<br />
U=110000,0 V<br />
u=100,0 , %<br />
UW 20kV<br />
du=-1,0 %<br />
U=20194,4 V<br />
u=101,0 %<br />
U1<br />
P=3165 P=3165,5 5 kW<br />
Q=-3357,9 kvar<br />
I=131,9 A<br />
Ploss=16,7 kW<br />
Qloss=260,3 kvar<br />
Last=11,5 %<br />
MS-Freileitung 1a (4km)<br />
P=6204,0 kW<br />
Q=-2327,9 kvar<br />
I=189,4 A<br />
Ploss=131,4 kW<br />
Qloss=150,3 kvar<br />
Last=54,3 %<br />
MS-Knoten 4<br />
U=20416,3 V<br />
u=102,1 , %<br />
du=1,1 %<br />
MS-Freileitung 3 (5km)<br />
P=3038,5 kW<br />
Q=1030,0 kvar<br />
I=91,7 A<br />
Ploss=38,5 kW<br />
Qloss=44,0 kvar<br />
Last=26,3 %<br />
BHWK (Aussiedlerhof)<br />
P=-400,0 kW<br />
PF=0,950<br />
MS-Freileitung 1b (1km)<br />
P=5935,3 kW<br />
Q=-2046,1 kvar<br />
I=177,5 A<br />
Ploss=28,8 kW<br />
Qloss=33,0 kvar<br />
Last=50,9 %<br />
...<strong>der</strong> zusätzliche Anschluss einer ‘kleinen’ Anlage (z.B. BHKW + PV<br />
eines Aussiedlerhofs) ist gem. Richtlinine nicht mehr netzverträglich.<br />
MS-Knoten 1<br />
U=20470,4 , V<br />
u=102,4 %<br />
du=1,4 %<br />
WEA 2<br />
P=-3000,0 kW<br />
PF=0,950<br />
MS-Knoten 3<br />
U=19876,8 V<br />
u=99,4 %<br />
ddu=-1,6 1 6 %<br />
MS-Freileitung 2 (5km)<br />
P=2964,2 kW<br />
QQ=-1027,0 1027 0 kkvar<br />
I=88,5 A<br />
Ploss=35,8 kW<br />
Qloss=41,0 kvar<br />
Last=25,4 %<br />
MS-Knoten 2<br />
U=20606,3 , V<br />
u=103,0 %<br />
du=2,1 %<br />
Last (Ortsnetz, o.ä.)<br />
P=3000,0 kW<br />
PF=0,950<br />
WEA 1<br />
P=-3000,0 kW<br />
PF=0 PF 0,950 950<br />
PNG, Zi / 2012-06 / 13
Wieviel Leistung k<strong>an</strong>n ein Netz aufnehmen?<br />
110kV-Netz 1<br />
P=3154,7 kW<br />
PF=0,658<br />
110kV Sammelschiene<br />
U=110000,0 V<br />
u=100,0 , %<br />
UW 20kV<br />
du=-1,0 %<br />
U=20195,1 V<br />
u=101,0 %<br />
U1<br />
P=3171 P=3171,4 4 kW<br />
Q=-3351,2 kvar<br />
I=131,9 A<br />
Ploss=16,7 kW<br />
Qloss=260,3 kvar<br />
Last=11,5 %<br />
MS-Freileitung 1a (2,5km)<br />
P=6209,9 kW<br />
Q=-2321,1 kvar<br />
I=189,5 A<br />
Ploss=82,2 kW<br />
Qloss=94,0 kvar<br />
Last=54,3 %<br />
MS-Knoten 4<br />
U=20332,4 V<br />
u=101,7 , %<br />
du=0,7 %<br />
MS-Freileitung 3 (5km)<br />
P=3038,5 kW<br />
Q=1030,0 kvar<br />
I=91,7 A<br />
Ploss=38,5 kW<br />
Qloss=44,0 kvar<br />
Last=26,3 %<br />
...<strong>der</strong> St<strong>an</strong>dort entscheidet – ein Verknüpfungspunkt näher am<br />
Umsp<strong>an</strong>nwerk lässt den Richtlinienkonformen Anschluss zu.<br />
Im Beispiel <strong>des</strong> Aussiedlerhofs praktisch un<strong>an</strong>nehmbar...<br />
BHWK (Aussiedlerhof)<br />
P=-400,0 kW<br />
PF=0,950<br />
MS-Freileitung 1b (2,5km)<br />
P=5892,0 kW<br />
Q=-2095,6 kvar<br />
I=177,6 A<br />
Ploss=72,1 kW<br />
Qloss=82,5 kvar<br />
Last=50,9 %<br />
MS-Knoten 1<br />
U=20466,1 , V<br />
u=102,3 %<br />
du=1,4 %<br />
WEA 2<br />
P=-3000,0 kW<br />
PF=0,950<br />
MS-Knoten 3<br />
U=19877,5 V<br />
u=99,4 %<br />
du=-1,6 %<br />
MS-Freileitung 2 (5km)<br />
P=2964,2 kW<br />
QQ=-1027,1 10271kkvar<br />
I=88,5 A<br />
Ploss=35,8 kW<br />
Qloss=41,0 kvar<br />
Last=25,4 %<br />
MS-Knoten 2<br />
U=20602,0 , V<br />
u=103,0 %<br />
du=2,0 %<br />
Last (Ortsnetz, o.ä.)<br />
P=3000,0 kW<br />
PF=0,950<br />
WEA 1<br />
P=-3000,0 kW<br />
PF=0 PF=0,950 950<br />
PNG, Zi / 2012-06 / 14
Netzsituation <strong>im</strong> Versorgungsgebiet<br />
PNG, Zi / 2012-06 / 15
Installierte Leistung aus regen. Energie<br />
► Netzhöchstlast ca. 1300MW<br />
Netzmin<strong>im</strong>allast ca ca. 425MW (min (min. Bezug aus vorgel vorgel. Netz ca. ca 230MW 230MW, 25.10.2012, 25 10 2012 02:30h)<br />
Sp<strong>an</strong>nungsebene Sparte Σ Pinstalliert / MW<br />
0,4kV PV 160,527<br />
0,4kV BHKW 1,219<br />
0,4kV Wasser 0,256<br />
20kV WEA 298<br />
20kV PV 60<br />
20kV Biogas + sonstige 13,8<br />
110kV WEA 45<br />
578,8<br />
zzgl. in <strong>Netze</strong>n von Weiterverteilern 245,2<br />
824,0<br />
► Erteilte Leistungszusagen (20kV): 249MW<br />
Vorliegende Anfragen ohne Leistungszusage (20kV): ca. 400MW<br />
Foto: http://www.verkehrsrundschau.de/fm/4494/stau_Widm<strong>an</strong>n_dapd_620.jpg<br />
PNG, Zi / 2012-06 / 16
Netzsituation <strong>im</strong> Versorgungsgebiet<br />
Installierte Leistung EEG-geför<strong>der</strong>ter Anlagen<br />
St<strong>an</strong>d 06/2012<br />
Einwohner: 1,6Mio<br />
Fläche: 5900km²<br />
Netzhöchstlast: 1292MW<br />
Min<strong>im</strong>allast: 423MW<br />
∑ EE-Einspeisung: 579MW<br />
(ohne Stadt- u. Gemeindewerke)<br />
PNG, Zi / 2012-06 / 17
Netzsituation (Anlagenst<strong>an</strong>dorte)<br />
► St<strong>an</strong>dorte von WEAn mit Netzverknüpfungspunkt <strong>im</strong><br />
Mittelsp<strong>an</strong>nungsnetz befinden sich in Gebieten mit<br />
geringer i BBevölkerungsdichte ölk di ht<br />
► Vorh<strong>an</strong>denes MS-Netz wurde zur Versorgung konzipiert<br />
und ist dafür nach wie vor ausreichend –<br />
SSp<strong>an</strong>nungshaltung h l erfor<strong>der</strong>t f d bbei i weiterem i AAusbau b<br />
umf<strong>an</strong>greiche Netzverstärkung<br />
Einspeisung<br />
ins MS-Netz<br />
Einspeisung<br />
ins NS-Netz<br />
⇒ Ausbau <strong>des</strong> Hochsp<strong>an</strong>nungsnetzes<br />
(110kV) zur Aufnahme und<br />
Verteilung <strong>der</strong> Leistung<br />
PNG, Zi / 2012-06 / 18
Exkurs: Was müssen <strong>Netze</strong> zukünftig leisten?<br />
► Der Anschluss von Erzeugungs<strong>an</strong>lagen erfor<strong>der</strong>t <strong>Netze</strong>/Verknüpfungspunkte mit hinreichen<strong>der</strong><br />
Kurzschlußleistung<br />
► Die Kurzschlußleistung <strong>an</strong> einem best<strong>im</strong>mten Knoten <strong>im</strong> MS-Netz k<strong>an</strong>n erhöht werden, indem<br />
zusätzliche MS-Leitungen zugebaut werden o<strong>der</strong> eine Absp<strong>an</strong>nst<strong>an</strong>dort aus <strong>der</strong> nächst höheren<br />
Sp<strong>an</strong>nungsbene errichtet wird<br />
► Leitungsverstärkung (Querschnitterhöhung) i.d.R. nicht wirkungsvoll, da sich mit <strong>der</strong><br />
Querschnitterhöhung die Reakt<strong>an</strong>z nahezu nicht verän<strong>der</strong>t (Z FL95/15= (0,308+j0,349)Ω/km )<br />
Vorteile <strong>des</strong> Leistungsbaus:<br />
+ kostengünstig bei kurzen Entfernungen<br />
Vari<strong>an</strong>te 1<br />
Bau UW<br />
Kosten / k€<br />
HSS Kosten / k€<br />
MSS Sk HSS Sk MSS spez. Kosten /<br />
k€ / MVA<br />
HSS spez. Kosten /<br />
k€ / MVA<br />
MSS<br />
- Wirkung räumlich begrenzt<br />
Weselberg 110kV<br />
Weselberg Trafo<br />
1800<br />
600<br />
- hohe spezifische Kosten (€/kW)<br />
Weselberg Feld (Kabel) 400<br />
Weselberg Infrastruktur 300<br />
Weselberg MS-Anlage 500<br />
⇒ Maßnahme sinnvoll, sofern wenige bzw. kleine Anbindung 110kV 750 260 16,7<br />
Anlagen aufzunehmen sind – bei großem<br />
Potential ist die Maßnahme von begrenzter<br />
Vari<strong>an</strong>te 2<br />
Bau MSP-Leitung<br />
Kosten / k€<br />
HS<br />
Kosten / k€<br />
MS<br />
Sk HS<br />
Sk MS<br />
spez. KKosten t /<br />
k€ / MVA<br />
HS<br />
spez. KKosten t /<br />
k€ / MVA<br />
MS<br />
Tragweite<br />
WES MS-Anlage<br />
Stromkreis (80 k€/km)<br />
Länge (km)<br />
1000<br />
80<br />
Vorteile <strong>des</strong> UW-Baus:<br />
- Hohe absolute Kosten<br />
0<br />
1<br />
2<br />
0<br />
80<br />
160<br />
260<br />
223<br />
196<br />
3,8<br />
4,8<br />
5,9<br />
+ Wirkung weiträumiger<br />
5<br />
10<br />
400<br />
800<br />
143<br />
98<br />
9,8<br />
18,3<br />
+ Geringere spezifische Kosten<br />
15 1200 75 29,3<br />
20 1600 61 42,8<br />
⇒ Maßnahme bei umf<strong>an</strong>greichem<br />
Ausbau und großen Potentialen<br />
sinnvoll<br />
PNG, Zi / 2012-06 / 19
<strong>Ausbaus</strong>zenarien<br />
Faktor ≈ 8,8<br />
Faktor ≈ 14,4<br />
Σ≈13000MW<br />
zum Vergleich:<br />
- Höchstlast <strong>im</strong> Versorgungsgebiet <strong>der</strong> Pfalzwerke ca. 1300MW<br />
⇒ zu Zeiten max<strong>im</strong>aler Einspeisung herrscht ein hoher<br />
Leistungsüberschuss<br />
- Aufnahmefähigkeit g eines Umsp<strong>an</strong>nwerks p ca. 80MW<br />
⇒ wenn eine Leistungsüber<strong>an</strong>gebot von >10000MW aus <strong>der</strong><br />
Region tr<strong>an</strong>sportiert werden muss, sind dazu ca. 100 weitere<br />
Umsp<strong>an</strong>nwerke erfor<strong>der</strong>lich<br />
- Belastbarkeit eines 110kV-Stromkreises ca. 100..200MVA<br />
⇒ Tr<strong>an</strong>sport <strong>der</strong> o.g. Leistung macht Verstärkung und<br />
Erweiterung <strong>des</strong> Leistungsnetzes erfor<strong>der</strong>lich<br />
⇒ Unter <strong>der</strong> Annahme, dass die Anlageneffizienz <strong>im</strong> Wesentlichen <strong>der</strong> heutigen entspricht, folgt<br />
daraus ein Ausbaubedarf seitens <strong>der</strong> <strong>Netze</strong> in ähnlicher Größenordnung<br />
Unter diesen Prämissen wurde für das Netz <strong>im</strong> Versorgungsgebiet <strong>der</strong> Pfalzwerke ein Investitionsbedarf von<br />
min<strong>des</strong>tens ca. 300..400M€ ermittelt<br />
(Vergleich: zum Subst<strong>an</strong>zerhalt erfor<strong>der</strong>licher Reinvestitionsaufw<strong>an</strong>d <strong>der</strong>zeit ca. 20..25M€/a).<br />
Quelle: Studie “Gestaltung <strong>der</strong> Energiewende: Ausbau <strong>Netze</strong> und Speicher” vorgestellt von <strong>der</strong> Fraktion BÜNDNIS 90/DIE GRÜNEN <strong>im</strong> L<strong>an</strong>dtag Rheinl<strong>an</strong>d-Pfalz<br />
PNG, Zi / 2012-06 / 20
R<strong>an</strong>dbedingungen <strong>der</strong> Netzausbaupl<strong>an</strong>ung<br />
► Aufnahmefähigkeit <strong>im</strong> HS-Netz z.T.<br />
noch vorh<strong>an</strong>den<br />
► Aufnahme weiterer Anlagen <strong>im</strong> MS-<br />
Netz kaum noch möglich (Erhöhung<br />
<strong>der</strong> Kurzschlußleistung erfor<strong>der</strong>lich)<br />
Lösungs<strong>an</strong>sätze:<br />
Netzausbau <strong>im</strong> MS-Netz:<br />
+ Absolute Kosten z.T. gering<br />
- Wirkung räumlich begrenzt<br />
- Hohe spezifische Kosten (€/kW)<br />
⇒ Maßnahme bei sinnvoll, sofern<br />
wenige bzw. kleine Anlagen<br />
aufzunehmen sind<br />
Zusätzliche Umsp<strong>an</strong>nwerke:<br />
- Hohe absolute Kosten<br />
+ Wirkung weiträumiger<br />
+ Geringere spezifische Kosten<br />
⇒ Maßnahme bei umf<strong>an</strong>greichem<br />
Ausbau sinnvoll<br />
Legende<br />
HOM<br />
Grenze Versorgungsgebiet/Netzgruppe<br />
110-kV-Freileitung (Pfalzwerke/fremd)<br />
KUS<br />
PS<br />
Bei Realisierung<br />
vorliegen<strong>der</strong> Anfragen<br />
überlastet!<br />
KL<br />
gepl<strong>an</strong>t pl<strong>an</strong>t<br />
Schalt<strong>an</strong>lage (Pfalzwerke/fremd) Wörth, Max<strong>im</strong>ili<strong>an</strong>sau<br />
Versorgungsgebiet eines Stadt- o<strong>der</strong> Gemeindewerks<br />
Einspeise<strong>an</strong>lage (MS)<br />
KIB<br />
LD<br />
NW<br />
FT<br />
LU<br />
SP<br />
PNG, Zi / 2012-06 / 21<br />
E
Reduktion <strong>der</strong> Anschlußleistung (PV-Anlage)<br />
2<br />
MW % %<br />
1,8<br />
1,6<br />
1,4<br />
1,2<br />
1<br />
0,8<br />
0,6<br />
0,4<br />
0,2<br />
0<br />
Anlagen-Bemessungswirkleistung / MW 2,042<br />
Erreichte Max<strong>im</strong>alleistung / MW: 1,930<br />
Erreichte Max<strong>im</strong>alleistung / %: 94,50<br />
Reduktionswert / MW: 1,5<br />
Reduktionswert / %: 26,54<br />
Erreichbare Jahresarbeit ohne Reduzierung / MWh 2218,57<br />
Erreichbare Jahresarbeit mit Reduzierung / MWh 2206,45<br />
Ertragsverlust / MWh 12,12<br />
Ertragsverlust / % 055 0,55<br />
Lastg<strong>an</strong>g (Jahr)<br />
geordneter Lastg<strong>an</strong>g<br />
1,8<br />
1,6<br />
1,4<br />
1,2<br />
1<br />
0,8<br />
0,6<br />
0,4<br />
0,2<br />
0<br />
00:00<br />
00:30<br />
01:00<br />
01:30<br />
02:00<br />
02:30<br />
03:00<br />
03:30<br />
04:00<br />
04:30<br />
05:00<br />
05:30<br />
06:00<br />
06:30<br />
07:00<br />
07:30<br />
08:00<br />
08:30<br />
09:00<br />
09:30<br />
10:00<br />
10:30<br />
11:00<br />
11:30<br />
12:00<br />
12:30<br />
13:00<br />
13:30<br />
14:00<br />
14:30<br />
15:00<br />
15:30<br />
16:00<br />
16:30<br />
17:00<br />
17:30<br />
18:00<br />
18:30<br />
19:00<br />
19:30<br />
20:00<br />
20:30<br />
21:00<br />
21:30<br />
22:00<br />
22:30<br />
23:00<br />
23:30<br />
Begrenzung<br />
Begrenzung wirksam / h 159,25 eingespeiste Arbeit ohne/mit Reduktion<br />
Eine Auslegung eines Anschlusses/<strong>Netze</strong>s für die volle Leistung ist<br />
gleichbedeutend g mit einer Auslegung g g zur Nutzung g während weniger g Stunden<br />
⇒ gefor<strong>der</strong>tes gesamtwirtschaftliches Opt<strong>im</strong>um wird verfehlt<br />
100<br />
90<br />
80<br />
70<br />
60<br />
50<br />
40<br />
30<br />
20<br />
10<br />
0<br />
P<br />
P, geordnet<br />
P, L<strong>im</strong>it<br />
W, %<br />
W, L<strong>im</strong>it %<br />
PNG, Zi / 2012-06 / 22
Reduktion <strong>der</strong> Anschlußleistung (WEA)<br />
4000<br />
kW<br />
3500<br />
3000<br />
2500<br />
2000<br />
1500<br />
1000<br />
500<br />
0<br />
01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12<br />
Ursprüngliche Max<strong>im</strong>alleistung / kW 3654<br />
Leistung nach Reduktion / kW 3200<br />
LLeistungsreduktion i t d kti / kW 454<br />
Leistungsreduktion / % 12,42<br />
Verlorene Jahresarbeit / % 0,97<br />
100<br />
90<br />
80<br />
70<br />
60<br />
50<br />
40<br />
30<br />
20<br />
10<br />
0<br />
P / kW<br />
(Zählwerte)<br />
P / kW<br />
(geordneter Lastg<strong>an</strong>g)<br />
Begrenzung auf<br />
W / %<br />
W / %<br />
(geordneter Lastg<strong>an</strong>g)<br />
W /%<br />
(nach Drosselung)<br />
3500<br />
kW<br />
3000<br />
2500<br />
2000<br />
1500<br />
1000<br />
500<br />
0<br />
01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12<br />
Ursprüngliche Max<strong>im</strong>alleistung / kW 3042<br />
Leistung nach Reduktion / kW 2000<br />
Leistungsreduktion / kW 1042<br />
Leistungsreduktion / % 34,25<br />
Verlorene Jahresarbeit / % 3,07<br />
► Investitionskosten für Netzausbau sind näherungsweise proportional zur installierten Leistung<br />
► Bei Verzicht auf ca. 1% <strong>der</strong> eingespeisten Jahresarbeit entsteht die Möglichkeit einer<br />
Leistungsreduktion bis 20%<br />
► Wi Wird d iin einem i solchen l h FFall ll NNetzausbau t b betrieben, b t i b entstehen t t h hhohe h NNetz-Ausbaukosten t A b k t um eine i<br />
marginale Ertragssteigerung zu erzielen<br />
100<br />
90<br />
80<br />
70<br />
60<br />
50<br />
40<br />
30<br />
20<br />
10<br />
0<br />
P / kW<br />
(Zählwerte)<br />
P / kW<br />
(geordneter Lastg<strong>an</strong>g)<br />
Begrenzung auf<br />
W / %<br />
W / %<br />
(geordneter Lastg<strong>an</strong>g)<br />
► Der Anschluß einer solchen Anlage bedeutet für nachfolgende Projekte eine starke Verknappung <strong>der</strong><br />
Ressource Netz<strong>an</strong>schlußkapazität<br />
⇒ gesamtwirtschaftliches Opt<strong>im</strong>um wird verfehlt<br />
W /%<br />
(nach Drosselung)<br />
PNG, Zi / 2012-06 / 23
Was müssen <strong>Netze</strong> zukünftig leisten?<br />
?<br />
?<br />
Speicher<br />
Bedarfsdeckung wenn keine Einspeisung durch PV/WEA<br />
110kV-Netz 1<br />
P=2,8 MW<br />
PF=0,625<br />
Können/müssen die heutigen Sp<strong>an</strong>nungsbän<strong>der</strong> weiter<br />
gehalten g werden?<br />
WEA 2<br />
P=-3,0 MW<br />
PF=0,950<br />
110kV Sammelschiene<br />
U=110,0 kV MS-Knoten 1 MS-Knoten 2<br />
u=100,0 %<br />
UW 20kV<br />
U=20,5 kV<br />
U=20,6 kV<br />
du=-1,0 %<br />
U=20,2 kV<br />
u=102,4 %<br />
u=103,0 %<br />
U1<br />
u=101,0 %<br />
du=1,3 %<br />
du=2,0 %<br />
P=2,8 MW<br />
Q=-3,2 Mvar<br />
I=121,3 A<br />
Ploss=0,0 MW<br />
Qloss=0,2 Mvar<br />
Last=10,6 %<br />
MS-Freileitung 1 (5km)<br />
P=5,8 MW<br />
Q=-2,2 Mvar<br />
I=177,5 A<br />
Ploss=0,1 MW<br />
Qloss=0,2 Mvar<br />
Last=50,9 %<br />
MS-Freileitung MS Freileitung 3 (5km)<br />
P=3,0 MW<br />
Q=1,0 Mvar<br />
I=91,7 A<br />
Ploss=0,0 MW<br />
Qloss=0,0 Mvar<br />
Last=26,3 %<br />
MS-Freileitung 2 (5km)<br />
P=3,0 MW<br />
Q=-1,0 Mvar<br />
I=88,5 A<br />
Ploss=0,0 MW<br />
Qloss=0,0 Mvar<br />
Last=25,4 %<br />
MS-Knoten 3<br />
U=19,9 kV<br />
u=99,5 %<br />
du=-1,6 %<br />
WEA 1<br />
P=-3,0 MW<br />
PF=0,950<br />
Last (Ortsnetz, o.ä.)<br />
P=3,0 MW<br />
PF=0,950<br />
2<br />
MW %<br />
1,8<br />
1,6<br />
1,4<br />
1,2<br />
1<br />
0,8<br />
0,6<br />
0,4<br />
0,2<br />
0<br />
Netzauslegung für 8760h/a o<strong>der</strong> 8760h/a - T<br />
Legende g<br />
‘unkoordinierter’ Ausbau in <strong>der</strong> Fläche o<strong>der</strong><br />
Konzentration von St<strong>an</strong>dorten?<br />
HOM<br />
KUS<br />
Grenze Versorgungsgebiet/Netzgruppe<br />
110-kV-Freileitung (Pfalzwerke/fremd)<br />
Schalt<strong>an</strong>lage (Pfalzwerke/fremd)<br />
Versorgungsgebiet eines Stadt- o<strong>der</strong> Gemeindewerks<br />
Einspeise<strong>an</strong>lage (MS)<br />
PS<br />
Bei Realisierung<br />
vorliegen<strong>der</strong> Anfragen<br />
überlastet!<br />
KL<br />
gepl<strong>an</strong>t<br />
KIB<br />
LD<br />
NW<br />
Wörth, Max<strong>im</strong>ili<strong>an</strong>sau<br />
FT<br />
LU<br />
SP<br />
E<br />
100<br />
90<br />
80<br />
70<br />
60<br />
50<br />
40<br />
30<br />
20<br />
10<br />
0<br />
P<br />
P, geordnet<br />
P, L<strong>im</strong>it<br />
W, %<br />
W, L<strong>im</strong>it %<br />
PNG, Zi / 2012-06 / 24
Exkurse<br />
Zusatzinformationen, Exkurse<br />
PNG, Zi / 2012-06 / 25
Energiewende<br />
Bitte nicht so...<br />
PNG, Zi / 2012-06 / 26
Exkurs: Blindleistung<br />
► Definition <strong>der</strong> elektrischen Leistung<br />
p(t) = u(t) ⋅ i(t)<br />
► Bei sinusförmigen Größen...<br />
(diese Annahme bzw. Vereinfachung ist in <strong>Netze</strong>n noch weitgehend erfüllt –<br />
für genauere Betrachtungen, z.B. bei hohem Oberschwingungs<strong>an</strong>teil führt die<br />
Annahme sinusförmiger Größen zu erheblichen Berechnungsfehlern)<br />
Bei <strong>der</strong> Berechnung <strong>der</strong> Leistung p(t) = u(t) ⋅ i(t) = û⋅sin(ωt-ϕU) ⋅ î⋅sin(ωt-ϕI) ergibt sich eine sinusförmige Schwingung doppelter Frequenz, welche nur bei Phasengleichheit von<br />
Sp<strong>an</strong>nung und Strom zu jedem Zeitpunkt das gleiche Vorzeichen hat.<br />
Sobald zwischen Sp<strong>an</strong>nung uns Strom eine Phasenverschiebung ϕ=ϕU-ϕI auftritt, hat die Wirkleistung<br />
nicht mehr zu jedem Zeitpunkt das gleiche Vorzeichen – dies entspricht <strong>der</strong> zeitweisen Umkehr <strong>der</strong><br />
Richtung <strong>des</strong> Leistungsflusses.<br />
Sp<strong>an</strong>nung und Strom phasengleich Sp<strong>an</strong>nung und Strom phasenverschoben<br />
(induktives Verhalten)<br />
PNG, Zi / 2012-06 / 27
Exkurs: Blindleistung<br />
► Bezeichnet m<strong>an</strong> die das Produkt <strong>der</strong> sinusförmigen Größen Sp<strong>an</strong>nung und Strom als Scheinleistung S,<br />
lässt sich diese in die Anteile Wirkleistung P = S⋅cos(ϕ) und Blindleistung Q = S⋅sin(ϕ) aufteilen.<br />
Sp<strong>an</strong>nung Spa u g und u d Strom St o phasenverschoben p ase e sc obe<br />
Sp<strong>an</strong>nung Spa u g uund d St Strom o uum 90 90° phasenverschoben<br />
p ase e sc obe<br />
(kapazitives Verhalten)<br />
(kein Wirkleistungs<strong>an</strong>teil, d.h. nur Blindleistungsaustausch)<br />
► Die formal mathematisch abgeleiteten Größen P und Q besitzen dabei eine physikalische Entsprechung:<br />
Die Wirkleistung stellt den Leistungs<strong>an</strong>teil dar, welcher ohne sein Vorzeichen zu än<strong>der</strong>n von <strong>der</strong><br />
Einspeisung zum Verbraucher fließt.<br />
Die Blindleistung ist <strong>der</strong> Anteil, <strong>des</strong>sen Mittelwert Null beträgt, <strong>der</strong> also ständig zwischen Einspeisung<br />
und Verbraucher hin- und zurückfließt. Damit führt die Blindleistung zu keiner Energieübertragung, d.h.<br />
zu keinem technischen Nutzen Nutzen.<br />
► Die Blindleistung ist nicht vermeidbar – sie entsteht, weil elektrische Betriebsmittel (Kabel,<br />
Tr<strong>an</strong>sformatoren, Motoren, etc.) aus Spulen und elektrisch isolierten Zuleitungen bestehen, welche sich<br />
wie Kondensatoren verhalten. verhalten Kondensatoren und Spulen sind Energiespeicher und bewirken durch<br />
diese Eigenschaft das Auftreten von Phasenverschiebungen zwischen Sp<strong>an</strong>nung und Strom.<br />
PNG, Zi / 2012-06 / 28
Exkurs: Blindleistung<br />
► Zur Bereitstellung von Blindleistung wird keine Pr<strong>im</strong>ärenergie benötigt.<br />
Allerdings führt die Übertragung von Blindleistung zu höheren Strömen, d.h. in den Kabeln und<br />
FFreileitungen il it entstehen t t h höhere höh Verluste V l t als l bbei i reiner i Wi Wirkleistungsübertragung.<br />
kl i t üb t<br />
Wichtig:Verluste und Blindleistung werden häufig mitein<strong>an</strong><strong>der</strong> verwechselt, sind aber völlig<br />
unterschiedliche physikalische Phänomene.<br />
► Reale elektrische Betriebsmittel weisen einen Verlust<strong>an</strong>teil und einen Blindleistungsbedarf auf.<br />
Be<strong>im</strong> Betrieb von <strong>Netze</strong>n muss <strong>der</strong> Blindleistungsbedarf ebenso wie die benötigte Wirkleistung<br />
bereitgestellt werden.<br />
► Der ‘Blindleistungshaushalt’, d.h. die Bereitstellung und ggf. Kompensation in einem Netz hat<br />
erhebliche Auswirkungen auf die Sp<strong>an</strong>nungshaltung <strong>im</strong> Netz.<br />
PNG, Zi / 2012-06 / 29
Exkurs: Blindleistung<br />
Mittelsp<strong>an</strong>nungs-Regionalnetz<br />
P=-15,8 kW<br />
PF=0,928<br />
ONS (OS-Seite)<br />
U=20000,0 V<br />
u=100,0 %<br />
du=01% du=0,1 %<br />
ON-Trafo<br />
ONS (NS-Seite Abschnitt 1)<br />
U=399,5 V<br />
u=99,9 %<br />
ONS (NS-Seite Abschnitt 2)<br />
U=401,1 V<br />
u=100,3 %<br />
du=0,4 %<br />
Kabel 1<br />
P=82,2 kW<br />
Q=0,8 kvar<br />
I=118,8 A<br />
Ploss=2,2 kW<br />
Qloss=0,8 kvar<br />
Last=44,0 %<br />
Kabel 2<br />
P=82,7 kW<br />
Q=39,8 kvar<br />
I=132,7 A<br />
Ploss=2,7 kW<br />
Qloss=1,1 kvar<br />
Last=49,1 %<br />
Kabel 3<br />
P=82,7 kW<br />
Q=-37,7 kvar<br />
I=131,3 A<br />
Ploss=2,7 kW<br />
Qloss=1,0 kvar<br />
Last=48,6 %<br />
Kabel 4<br />
P=78,0 kW<br />
Q=-0,8 kvar<br />
I=112,3 A<br />
Ploss=2,0 kW<br />
Qloss=0,8 kvar<br />
Last=41,6 %<br />
Kabel 5<br />
P=80,0 kW<br />
Q=-38,7 kvar<br />
I=125,4 A<br />
Ploss=2,5 kW<br />
Qloss=0,9 kvar<br />
Last=46,4 %<br />
Kabel 6<br />
P=80,0 kW<br />
Q=38,7 kvar<br />
I=124,3 A<br />
Ploss=2,4 kW<br />
Qloss=0,9 kvar<br />
Last=46,0 %<br />
Blindleistung (Vorzeichen!) wirkt sich auf die Sp<strong>an</strong>nungshaltung aus:<br />
IInduktives d kti Verhalten V h lt bbewirkt i kt Ab Absenkung, k<br />
kapazitives Verhalten bewirkt Anhebung <strong>der</strong> Sp<strong>an</strong>nung<br />
1<br />
U=388,8 V<br />
u=97,2 %<br />
du=-2,7 %<br />
2<br />
U=386,8 V<br />
u=96,7 %<br />
du=-3,2 %<br />
3<br />
U=390,8 V<br />
u=97 u=97,7 7 %<br />
du=-2,2 %<br />
4<br />
U=411,2 V<br />
u=102,8 %<br />
du=2,9 %<br />
5<br />
U=409,2 V<br />
u=102,3 %<br />
du=2,4 %<br />
6<br />
U=413,0 V<br />
u=103,3 %<br />
du=3,4 %<br />
Last 1<br />
P=80,0 kW<br />
PF=1,000<br />
Last 2 (induktiv)<br />
P=80,0 kW<br />
PF=0,900<br />
Last 3 (kapazitiv)<br />
P=80,0 kW<br />
PF=0,900<br />
Einspeisung 1<br />
P=-80,0 kW<br />
PF=1,000<br />
Einspeisung 2 (untererregt = induktives Verhalten)<br />
P=-80,0 kW<br />
PF=0,900<br />
Einspeisung 3 (übererregt = kapazitives Verhalten)<br />
P=-80,0 kW<br />
PF=0,900<br />
PNG, Zi / 2012-06 / 30
Exkurs: Lösungsmöglichkeiten - BKZ<br />
► Das Netz bzw. die Anschlussleistung zur Einspeisung steht dem Einspeiser kostenlos zur<br />
Verfügung, d.h. es wird we<strong>der</strong> ein Baukostenzuschuß (BKZ) noch ein laufen<strong>des</strong> Entgelt<br />
für die Netznutzung erhoben<br />
► Aufgrund <strong>des</strong> BKZ-freien Anschlusses und <strong>der</strong> o.g. Kriterien <strong>der</strong> Netzverträglichkeit ist <strong>der</strong><br />
Zeitpunkt <strong>der</strong> Anfrage entscheidend – ‘Windhundprinzip’<br />
Windhundprinzip<br />
(für die erste Anlage <strong>an</strong> einem Stromkreis ist i.d.R. ausreichend freie Aufnahmefähigkeit<br />
<strong>des</strong> <strong>Netze</strong>s gegeben; je<strong>der</strong> weitere Anschlusspetent findet ungünstigere Bedingungen in<br />
Form geringerer freier Netz<strong>an</strong>schlussleistung vor und muss ggf. wirtschaftlich<br />
ungünstigere Verknüpfungspunkte akzeptieren. Für später <strong>an</strong>s Netz <strong>an</strong>zuschließende,<br />
‘kleine’ Anlagen, g , ist ein Netzausbau gem. g ‘25%-Kriterium’ häufig g abzulehnen, , d.h. es<br />
entsteht <strong>der</strong> Eindruck einer ungerechten Situation)<br />
Lösungs<strong>an</strong>satz: Erhebung eines Baukostenzuschusses zur Deckung <strong>der</strong><br />
(leistungsabhängigen) Kosten <strong>im</strong> Netz, wodurch dem Netzbetreiber unmittelbar Mittel<br />
zur Tätigung <strong>des</strong> Netzausbaus zufließen würden. Ferner wäre die verdeckte För<strong>der</strong>ung<br />
<strong>der</strong> Anlagen in Form <strong>der</strong> Sozialisierung <strong>der</strong> Anschlusskosten aufgehoben<br />
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Exkurs: Lösungsmöglichkeiten – Verfügbarkeit<br />
► Die Beurteilung <strong>der</strong> Netzverträglichkeit von Anlagen nach VDE-AR-N 4105 bzw. TR8 ist<br />
eine kategorische For<strong>der</strong>ung, d.h. die Einspeisefähigkeit muß (abgesehen von Störungen)<br />
zu 8760h/a gegeben sein<br />
► Die tatsächliche Nutzung eines <strong>Netze</strong>s mit <strong>der</strong> vollen Aufnahmefähigkeit ist auf wenige<br />
Stunden begrenzt – bezogen auf Lasten ist die Verwendung von Gleichzeitigkeitsfaktoren<br />
zur Vermeidung einer Überd<strong>im</strong>ensionierung seit l<strong>an</strong>gem üblich. Bei Einspeise<strong>an</strong>lagen gilt<br />
dies nicht – die Gesetzeslage for<strong>der</strong>t/för<strong>der</strong>t den Ausbau von <strong>Netze</strong>n, <strong>der</strong>en volle<br />
Übertragungsfähigkeit nur zu wenigen Stunden pro Jahr genutzt wird<br />
► Somit werden mit sozialisiertem Aufw<strong>an</strong>d <strong>Netze</strong> ausgebaut und vorgehalten, die wenigen<br />
Anlageninvestoren die Max<strong>im</strong>ierung ihres Erlöses ermöglichen<br />
Lösungs<strong>an</strong>satz: definierte Verfügbarkeit für Einspeise<strong>an</strong>lagen, wonach jedem<br />
Anlagenbetreiber eine definierte Verfügbarkeit (z.B. 98%) zusteht – erst bei <strong>der</strong>en<br />
Unterschreitung wird ein Netzausbau bzw. eine Ersatzzahlung erfor<strong>der</strong>lich<br />
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Exkurs: Lösungsmöglichkeiten – Pl<strong>an</strong>ung<br />
► Die Diskussion mit Anlagenerrichtern beschränkt sich noch zu stark auf die Verpflichtung<br />
<strong>des</strong> Netzbetreibers zum Netzausbau – <strong>der</strong> Vorhalt von <strong>Netze</strong>n mit <strong>der</strong>artig geringem<br />
Auslastungsgrad ist volkswirtschaftlich fragwürdig und führt dazu, dass einseitige<br />
Lösungskonzepte in Form von Stromkreisausbau und Stationsneubau verfolgt werden<br />
► Der Anlagenzubau ist politisch völlig unzureichend gesteuert – es werden Anlagen in<br />
bereits ‘gesättigten’ Gebieten errichtet. Mit den Mitteln <strong>des</strong> hierfür erfor<strong>der</strong>lichen<br />
Netzausbaus könnte <strong>an</strong> <strong>an</strong><strong>der</strong>er Stelle mehr Potential erschlossen werden<br />
► Es existiert kein pl<strong>an</strong>erischer ‘Treuhän<strong>der</strong>’, <strong>der</strong> Ausbauvorhaben sammelt und in<br />
größerem Kontext integriert. Folge ist die ‘Salamitaktik’, die zum stückweisen und<br />
ineffizienten Ausbau von Netzteilen führt, statt unter Kenntnis <strong>der</strong> letztendlichen<br />
AAnlagen<strong>an</strong>zahl/-leistung l hl/ l i t eine i effizientere ffi i t NNetzausbaupl<strong>an</strong>ung t b l zu täti tätigen (z.B. ( B Wahl W hl <strong>der</strong> d<br />
Sp<strong>an</strong>nungsebene, etc.)<br />
Lösungs<strong>an</strong>satz: Pl<strong>an</strong>ungsgemeinschaften; öffentliche Institution als Treuhän<strong>der</strong> für<br />
Informationen zu gepl<strong>an</strong>ten g p Vorhaben zur Vermeidung g ineffizienten schrittweisen<br />
<strong>Ausbaus</strong><br />
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Exkurs: Lösungsmöglichkeiten – Steuerung<br />
► Die Errichtung einer Anlage mit einer höheren Leistung als <strong>der</strong>jenigen, welche als<br />
netzverträglich ermittelt wurde (z.B. weil die ursprünglich gewünschte Leistung als nicht<br />
mehr netzverträglich ermittelt wurde) k<strong>an</strong>n wirtschaftlich sinnvoll sein<br />
► Die dazu erfor<strong>der</strong>lichen Eingriffe (Abregelung <strong>der</strong> Anlage) ermöglichen die Netzintegration<br />
von Anlagen z.T. z T ohne volkswirtschaftlich fragwürdigen Netzausbau<br />
► Unter Verzicht auf Partikularinteressen wird damit zwar das Opt<strong>im</strong>um aus Sicht <strong>des</strong><br />
einzelnen Anlagenbetreibers verfehlt, es finden jedoch eine Annäherung <strong>an</strong> das<br />
gefor<strong>der</strong>te gesamtwirtschaftliche Opt<strong>im</strong>um statt<br />
► Aktivitäten <strong>im</strong> Versorgungsgebiet <strong>der</strong> Pfalzwerke:<br />
Inbetriebnahme von Pilot<strong>an</strong>lagen f. 2012 gepl<strong>an</strong>t.<br />
Geför<strong>der</strong>tes Forschungsprojekt unter Beteiligung<br />
von Hochschulen (TU-Kaiserslautern u.a.) und<br />
Industrie für 2012/13 in Vorbereitung<br />
Lösungs<strong>an</strong>satz: Intelligente D<strong>im</strong>ensionierung von Anlagen<br />
(erste Schritte erkennbar – z.B. 70%-Begrenzung gem. §6 EEG)<br />
3500<br />
kW<br />
3000<br />
2500<br />
2000<br />
1500<br />
1000<br />
500<br />
0<br />
01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12<br />
100<br />
90<br />
80<br />
70<br />
60<br />
50<br />
40<br />
30<br />
20<br />
10<br />
0<br />
P / kW<br />
(Zählwerte) ( )<br />
P / kW<br />
(geordneter Lastg<strong>an</strong>g)<br />
Begrenzung auf<br />
W / %<br />
W / %<br />
(geordneter Lastg<strong>an</strong>g)<br />
W /%<br />
(nach Drosselung)<br />
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Exkurs: Drohende Fehlentwicklungen<br />
► Zur Sicherstellung <strong>der</strong> Abnahme <strong>des</strong> Stroms aus regenerativen Energieträgern sind<br />
Netzbetreiber zum Netzausbau verpflichtet (§9 (1) EEG)<br />
§9 (3) EEG: “Der Netzbetreiber ist nicht zur Opt<strong>im</strong>ierung, zur Verstärkung und zum<br />
Ausbau seines <strong>Netze</strong>s verpflichtet, soweit dies wirtschaftlich unzumutbar ist.”<br />
► Die Clearingstelle EEG hat <strong>im</strong> Votum 2008/14 als ‘Orientierungsmaßstab’ Orientierungsmaßstab einen Wert<br />
von 25% <strong>der</strong> Anlagenerrichtungskosten als Grenze <strong>der</strong> wirtschaftlichen Zumutbarkeit<br />
bestätigt<br />
► Praxis <strong>im</strong> Haus Pfalzwerke (2011):<br />
- Vorläufige Ablehnung <strong>des</strong> Netzausbaus f. den Anschluss v. EEG-Anlagen<br />
- in 45 Fällen bei ca. 3500 <strong>im</strong> Jahr 2011 neu <strong>an</strong>s Netz <strong>an</strong>geschlossenen Anlagen<br />
- ddadurch d h nicht i ht <strong>an</strong>s Netz N t genommene Leistung L i t v. ca. 770kW<br />
- dadurch vorläufig nicht getätigter Netzausbau ca. 1.500.000€<br />
⇒ ca. 2k€/kW Anschlussleistung<br />
(A (Anm.: entspricht t i ht etwa t 100% <strong>des</strong> d Kalkulationswerts K lk l ti t pro kW einer i PV PV-Anlage) A l )<br />
- Sobald weitere Anschlusspetenten auftreten findet eine Neuberechnung statt –<br />
ist <strong>an</strong>h<strong>an</strong>d <strong>des</strong> neuen Investitionsvolumens ein Netzausbau vertretbar, wird dieser<br />
getätigt und die ursprüngliche Beschränkung betroffener Anlagen aufgehoben<br />
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