GE PowerPoint Template - PowerBuilding
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<strong>GE</strong><br />
Digital Energy<br />
Strom –<br />
Lebensnerv der Data Center<br />
Powerbuilding 2012<br />
Jürg P. Schwerzmann<br />
Business Coaching<br />
Die Präsentation stellt ausschliesslich die persönlichen Ansichten des Referenten dar.
2<br />
Die Schlagzeilen werden schärfer<br />
2010<br />
Versorgungsprobleme<br />
Deutsche Stromnetze nah am Kollaps<br />
2012<br />
Alarmstufe gelb – Stromnetz überlastet<br />
Deutschland entgeht Blackout – knapp<br />
<strong>GE</strong> job title/2 2<br />
Jürg P. Schwerzmann - 2012
Alles im Griff?<br />
Die Welt-online 1. 4. 2012<br />
Stromnetz geht plötzlich auf Alarmstufe "gelb"<br />
Vergangene Woche kam es zu einem brenzligen Vorfall im Stromnetz.<br />
Die Ampel des "Real-time Awareness und Alarm Systems" der Netzbetreiber<br />
schaltete auf "gelb". Nur Notmaßnahmen retteten den Betrieb.<br />
«Unter anderem kam es zu einer Schnellabschaltung von mehreren<br />
tausend Megawatt konventioneller Kraftwerksleistung.<br />
Zudem wurden in den ostdeutschen Bundesländern Windparks in einer bis<br />
dahin nie dagewesenen Größenordnung von 2200 Megawatt vom Netz<br />
getrennt. Das allein entspricht der Leistung von drei Großkraftwerken».<br />
<strong>GE</strong> job title/3 3<br />
Jürg P. Schwerzmann - 2012
Gefahr für die Energiewende<br />
Fast 2000 Kilometer sind geplant, nur rund 200 wurden schon gebaut.<br />
Der Ausbau des deutschen Stromnetzes kommt äußerst schleppend voran.<br />
Bundesnetzagenturchef Homann sorgt sich um die Energiewende und<br />
warnt vor möglichen Stromausfällen.<br />
Außerdem sei es wichtig, die Versorgung von systemrelevanten<br />
Gaskraftwerken zu sichern. Im vergangenen Winter waren ausgerechnet<br />
in der kritischsten Versorgungsphase mehrere solcher Kraftwerke<br />
wegen Gasmangel vom Netz genommen worden.<br />
Spiegel on-line 04.05.2012<br />
<strong>GE</strong> job title/4 4<br />
Jürg P. Schwerzmann - 2012
Ein Blick auf das Datennetz<br />
Bild. Ericsson<br />
<strong>GE</strong> job title/5 5<br />
Jürg P. Schwerzmann - 2012
Was kollabiert zuerst?<br />
Pictures: fotosearch.de<br />
Stromnetz oder Datennetz?<br />
<strong>GE</strong> job title/6 6<br />
Jürg P. Schwerzmann - 2012
Als das noch Zukunft war<br />
<strong>GE</strong> job title/7 7<br />
Jürg P. Schwerzmann - 2012
Schon vorbei?<br />
Quelle: Gerry Hofstetter<br />
<strong>GE</strong> job title/8 8<br />
Jürg P. Schwerzmann - 2012
Wundermittel „Erneuerbare“?<br />
«Verteilnetze mit<br />
>15% «unplanbarer»<br />
Energie werden instabil»<br />
“Wind power plays havoc with<br />
the system, we need storage<br />
for wind to proliferate”<br />
(PSEG @ EPRI)<br />
<strong>GE</strong> job title/9 9<br />
Jürg P. Schwerzmann - 2012
Damit muss ein Netzbetreiber leben<br />
<strong>GE</strong> job title/10 10<br />
Jürg P. Schwerzmann - 2012
Erneuerbar - und unplanbar!<br />
Dienstag<br />
Donnerstag<br />
> 3‟000 MW<br />
Windparkbetreiber<br />
erhalten eine<br />
Vergütung, wenn<br />
sie ihre Anlagen<br />
Abstellen!<br />
<strong>GE</strong> job title/11 11<br />
Jürg P. Schwerzmann - 2012
Regelenergie - der etwas andere «Stabilitätspakt»<br />
1‟500 MW<br />
<strong>GE</strong> job title/12 12<br />
Jürg P. Schwerzmann - 2012
Erfolgreich und nachhaltig?<br />
…. und die hohe Förderung die Verbraucher immer mehr belastet, was zum<br />
Akzeptanzproblem für die grüne Energiewende werden könnte<br />
…. an der Strombörse in Leipzig werden oft nur Ramschpreise erzielt, da die<br />
schwankende Wind- und Sonnenstromproduktion kaum planbar ist.<br />
Deutschland hat in Europa am meisten Solarpanels installiert<br />
- wegen der Sonne?<br />
Geschätzte Kosten für den Steuerzahler bis 2020:<br />
€100 Milliarden<br />
Quelle: FOCUS online<br />
<strong>GE</strong> job title/13 13<br />
Jürg P. Schwerzmann - 2012
Systembetrachtungen<br />
Windenergie und Photovoltaik sind stochastische Energie<br />
= mehr Regelenergie, mehr Ausgleichsenergie<br />
Mehr Produktionsanlagen (Wind, PV, etc.) an verbrauchsarmen Standorten<br />
= mehr Übertragungsnetze<br />
Wie ein System mit vielen stochastischen Energien im Detail aussehen soll,<br />
weiss man nicht<br />
= herantasten<br />
<strong>GE</strong> job title/14 14<br />
Jürg P. Schwerzmann - 2012
° C<br />
2.5<br />
2.0<br />
1.5<br />
1.0<br />
0.5<br />
0.0<br />
-0.5<br />
-1.0<br />
-1.5<br />
-2.0<br />
1900<br />
Die Klimaveränderung ist eine Realität<br />
Abweichung der Jahresmitteltemperatur in der Schweiz von 1900 bis heute<br />
1910<br />
1920<br />
1930<br />
1940<br />
1950<br />
Jahre über dem Durchschnitt (1900-2007)<br />
Jahre unter dem Durchschnitt (1900-2007)<br />
1960<br />
20-jähriges gewichtetes Mittel (Gauss Tiefpassfilter)<br />
1970<br />
1980<br />
1990<br />
2000<br />
<strong>GE</strong> job title/15 15<br />
Jürg P. Schwerzmann - 2012
Wir sind nicht alleine<br />
Für wird China erwartet, dass<br />
dort bis 2030 solche Mengen von<br />
CO2-Emissionen ausgestoßen<br />
werden wie in den Vereinigten<br />
Staaten und Europa zusammen.<br />
<strong>GE</strong> job title/16 16<br />
Jürg P. Schwerzmann - 2012
17<br />
Energieverbrauch CH<br />
Jahresverbrauch umgerechnet in einen Tankwagenzug<br />
2008<br />
2011<br />
… und jetzt soll alles ganz anders werden?<br />
<strong>GE</strong> job title/17 17<br />
Jürg P. Schwerzmann - 2012
Stabile langfristige Energiepolitik?<br />
15. April 2012<br />
Daneben will Leuthard<br />
die Fördermittel für<br />
erneuerbare Energien<br />
von heute rund<br />
200 Millionen Franken<br />
jährlich auf über<br />
800 Millionen Franken<br />
aufstocken<br />
<strong>GE</strong> job title/18 18<br />
Jürg P. Schwerzmann - 2012
Kein Thema mehr!?<br />
Bild FOCUS Online<br />
Das Problem ist, dass ihr glaubt, genug Zeit zu haben<br />
Jack Kornfield<br />
<strong>GE</strong> job title/19 19<br />
Jürg P. Schwerzmann - 2012
CO2-Abscheidung<br />
• Zentral für Kohlekraftwerke und<br />
Gaskombikraftwerke<br />
• Erste industrielle Pilotanlagen im Bau<br />
• Durchbruch grossindustriell nicht vor<br />
2020<br />
• Wirkungsgrad der Kohlekraftwerke<br />
sinkt um ≈ 10%-Punkte<br />
• Die zentrale Frage: Lagerung des CO 2<br />
<strong>GE</strong> job title/20 20<br />
Jürg P. Schwerzmann - 2012
Konflikt: Abfalllager oder Energiequelle<br />
Quelle: ETH Zürich<br />
Geeignete Gebiete für<br />
CO2-Lagerung<br />
Quelle: S. Signorelli und T. Kohl, <strong>GE</strong>OWATT AG<br />
Geeignete Gebiete für<br />
Geothermie<br />
<strong>GE</strong> job title/21 21<br />
Jürg P. Schwerzmann - 2012
Wir kriegen die Kurve - ab 2015 - sagt der BR<br />
<strong>GE</strong> job title/22 22<br />
Jürg P. Schwerzmann - 2012
Kommt es zur «Anbauschlacht» für Energie?<br />
10 Terawattstunden an elektrischer Energie<br />
sollen in Zukunft jährlich in der Schweiz durch<br />
Photovoltaik bereitgestellt werden<br />
<strong>GE</strong> job title/23 23<br />
Jürg P. Schwerzmann - 2012
Ideen sind da – und der Wille zur Investition?<br />
• Hochspannungsgleichstromnetz<br />
über dem Höchstspannungsnetz<br />
• Braucht politischen Willen der<br />
Regionen EU+<br />
• Versorgt 1.1 Mia. Einwohner<br />
• Ziel: 15% Stromversorgung EU<br />
bis 2050<br />
• Kosten 400 Mia. €<br />
Quelle: DESERTEC<br />
<strong>GE</strong> job title/24 24<br />
Jürg P. Schwerzmann - 2012
25<br />
Die neuen Allianzen<br />
• Russische Föderation<br />
• China<br />
• Indien<br />
• Kasachstan<br />
• Kyrgistan<br />
• Tajikistan<br />
• Usbekistan<br />
• Mongolei<br />
• Pakistan<br />
• Afghanistan<br />
• Iran<br />
Weltvorräte unter Kontrolle<br />
• 20% Erdöl<br />
• 47% Erdgas<br />
• 40% Kohle<br />
• 50% Uran<br />
• 45% der Weltbevölkerung<br />
OCS<br />
Organization for<br />
Cooperation of<br />
Shanghai<br />
<strong>GE</strong> job title/25 25<br />
Jürg P. Schwerzmann - 2012
900<br />
800<br />
700<br />
600<br />
500<br />
400<br />
300<br />
200<br />
100<br />
0<br />
600<br />
500<br />
400<br />
300<br />
200<br />
100<br />
0<br />
Die Stromlücke – gibt‟s die noch?<br />
Stromproduktionskapazitäten in TWh ohne Neubauten<br />
TWh<br />
Frankreich Jahresbilanz<br />
2005 Jahr<br />
2050<br />
Italien Jahresbilanz<br />
2005 Jahr<br />
2050<br />
900<br />
800<br />
700<br />
600<br />
500<br />
400<br />
300<br />
200<br />
100<br />
0<br />
120<br />
100<br />
80<br />
60<br />
40<br />
20<br />
0<br />
Deutschland Jahresbilanz<br />
2005 Jahr<br />
2050<br />
Österreich Jahresbilanz<br />
-<br />
2005 Jahr<br />
2050<br />
Bedarf hoch<br />
Bedarf mittel<br />
Bedarf tief<br />
neue erneuerbare<br />
Energien<br />
Kern<br />
Wasser<br />
Fossil<br />
<strong>GE</strong> job title/26 26<br />
Jürg P. Schwerzmann - 2012
«Merkel schmeißt Röttgen aus dem Kabinett»<br />
14%<br />
5%<br />
1%<br />
Deutschland 2010 Deutschland 2020<br />
8%<br />
5% 1% 7% 2%<br />
21%<br />
13%<br />
1%<br />
25%<br />
20%<br />
Kernkraft Steinkohle Braunkohle<br />
Öl Erdgas Wasserkraft<br />
Wind Sonstige Erneuerbare Andere<br />
6%<br />
23%<br />
1%<br />
16.5.12<br />
Wenn Deutschland bis 2023 aus der Kernenergie aussteigt,<br />
erhöht sich der Anteil der fossilen Kraftwerke von 59% auf 70%!<br />
20%<br />
27%<br />
Quelle: Eurelectric,<br />
2008<br />
<strong>GE</strong> job title/27 27<br />
Jürg P. Schwerzmann - 2012
Das klassische Kernenergieland<br />
6%<br />
1%<br />
5%<br />
13%<br />
Frankreich 2010 Frankreich 2020<br />
1% 1% 1%<br />
72%<br />
Der EPR 1600 soll weiter gebaut werden<br />
8%<br />
3%<br />
12%<br />
4% 2% 1%<br />
Kernkraft Steinkohle Braunkohle Öl Erdgas Wasserkraft Wind Sonstige Erneuerbare Andere<br />
François Hollande<br />
70%<br />
Quelle: Eurelectric,<br />
2008<br />
<strong>GE</strong> job title/28 28<br />
Jürg P. Schwerzmann - 2012
Das klassische Stromimportland<br />
17%<br />
Italien 2010 Italien 2020<br />
2%<br />
6% 2%<br />
15%<br />
6%<br />
52%<br />
Kein Land hat heute noch so viele «CO2-Kraftwerke» wie Italien.<br />
15%<br />
3%<br />
8% 1%<br />
Kernkraft Steinkohle Braunkohle<br />
Öl Erdgas Wasserkraft<br />
Wind Sonstige Erneuerbare Andere<br />
15%<br />
4%<br />
54%<br />
Quelle: Eurelectric,<br />
2008<br />
<strong>GE</strong> job title/29 29<br />
Jürg P. Schwerzmann - 2012
(vermutliches/mögliches) Szenario 2020<br />
• «Rolling Blackouts» sind in Europa eine regelmässige Erscheinung<br />
• Die Versorger schieben die Probleme «nach den Zähler»<br />
• Die Bandbreite für Energiekontrakte ist sehr eng<br />
• Die Kosten für Spitzenstrom haben sich vervielfacht<br />
• Subventionen versiegen – Windkraft- und Solarruinen<br />
verschandeln die Landschaft<br />
• Kongruenz erneuerbare Energien ist zwingend:<br />
- Zeit der Produktion kompatibel mit Zeit der Nutzung<br />
EDF bittet Schweizer Partner zur Kasse<br />
Finanz & Wirtschaft, 2. 2. 2011<br />
<strong>GE</strong> job title/30 30<br />
Jürg P. Schwerzmann - 2012
Die Hoffnungsträger<br />
Smart Grid und Smart Metering<br />
„Energy storage key to manage grids“<br />
MIT / b-TEC, Barcelona 2006<br />
Quelle: EU SmartGrids<br />
<strong>GE</strong> job title/31 31<br />
Jürg P. Schwerzmann - 2012
Woran gearbeitet wird<br />
Challenge<br />
Grid Balance<br />
Peak Load<br />
„Unpredictable“<br />
Renewable Energy<br />
Bridge the Gap<br />
99.9% 99.99999%<br />
(8 hours/yr downtime) (1 second/yr downtime)<br />
Utility Power<br />
Deregulation, Shortage,<br />
Limited Infrastructure<br />
=<br />
Unreliable & Cost up<br />
Grid balancing<br />
reserves<br />
Black<br />
UPS is<br />
the Box hub<br />
“Power in power<br />
Quality quality<br />
System”<br />
„„Digital World„„<br />
Depending on availability and<br />
reliability of electrical energy<br />
„Classic“<br />
UPS & Battery<br />
Application<br />
„Adaptive“<br />
PQS<br />
Local<br />
Energy<br />
Storage<br />
System<br />
<strong>GE</strong> job title/32 32<br />
Jürg P. Schwerzmann - 2012
Mission critical – Spitzenlastenergie<br />
Bleibatterie<br />
Kurzzeitspeicher/<br />
Energiespeicher<br />
kleine Anlagen im kW -<br />
Bereich<br />
bis hin zu 17MW in Berlin<br />
100 - 200 €/ kWh<br />
(250 - 460 €/ kW)<br />
Natrium-Nickelchlorid<br />
(Zebra-Batterie)<br />
Nickel-Metall-Hybrid<br />
(NiMH)<br />
Nickel-Cadmium<br />
(NiCd)<br />
Kurzzeitspeicher Kurzzeitspeicher Kurzzeitspeicher<br />
Lithium-Ionen<br />
Kurzzeitspeicher/<br />
Energiespeicher<br />
1 kW - 2 MW 1 kW - 2 MW 1 kW - 2 MW 1 kW - 10 MW<br />
500 €/kWh 400 - 500 €/ kWh 400 -500 €/ kWh 800 €/ kWh<br />
Quelle: M+W GROUP<br />
<strong>GE</strong> job title/33 33<br />
Jürg P. Schwerzmann - 2012
Mission critical – Regelenergie<br />
Pumpspeicherkraftwerk<br />
Druckluftspeicherkraftwerk<br />
Energiespeicher Energiespeicher<br />
20 MW - 2 GW 10 - 100 MW<br />
Bereitstellung von<br />
Regellesitung<br />
Ausgleich von Tages-<br />
und Spitzenlasten<br />
600 - 3.000 €/kW<br />
(10 - 40 €/kWh)<br />
Bereitstellung von<br />
Regellesitung<br />
Ausgleich von Tages- und<br />
Spitzenlasten<br />
600 - 1.000 €/kW<br />
(300 €/kWh)<br />
Narium-Schwefel<br />
(NaS)<br />
Vanadium Redox-Flow<br />
(VRB)<br />
Energiespeicher Energiespeicher<br />
1 MW - 50 MW 1MW - 100 MW (skalierbar)<br />
Fluktuation<br />
Erneuerbare Energien<br />
ca. 600 €/ kWh<br />
(Info NGK)<br />
Fluktuation<br />
Erneuerbare Energien<br />
ca. 600 €/ kWh (bei 6h<br />
Energiespeicher --><br />
Prudent Energy)<br />
Quelle: M+W GROUP<br />
<strong>GE</strong> job title/34 34<br />
Jürg P. Schwerzmann - 2012
Energiespeicher im Überblick<br />
Lead Acid<br />
$150 / kWh<br />
Nickel Metal Hydride<br />
$600 / kWh<br />
Supercaps ($2000 / kWh)<br />
Silver-Zinc<br />
$550 / kWh Li Ion battery<br />
Nickel-Cadmium<br />
$400 / kWh<br />
$850-5000 / kWh<br />
Nickel-Zinc<br />
$250 / kWh<br />
Li Ion Cell<br />
$270 / kWh<br />
Sodium-Nickel Chloride<br />
(Zebra Battery System)<br />
$700 / kWh<br />
Quelle: EPRI<br />
<strong>GE</strong> job title/35 35<br />
Jürg P. Schwerzmann - 2012
Der ideale Energiespeicher<br />
• Hohe Leistungsdichte (kW/kWh/L/kg)<br />
• Einfache Installation, minimale Umwelteinflüsse<br />
• Modularität / Applikations-Flexibilität: KW - MW<br />
• Systemkosten pro KWh “verfügbar”: < 100 €<br />
• Kurze Ladezeit < 30 Minuten<br />
• Flexible Entladungszeiten > 8 Std<br />
• Hohe Zyklen Fähigkeit > 10’000 Zyklen<br />
• Hohe Lebenserwartung > 10 Jahre<br />
“EPRI claimed that energy storage was one of top three<br />
interests conveyed to them by the utilities, the others were<br />
CO2 capture and asset utilization” EPRI Workshop 2006<br />
<strong>GE</strong> job title/36 36<br />
Jürg P. Schwerzmann - 2012
Auf dem Weg zur Lösung?<br />
Lead-Acid Nickel-<br />
Cadmium<br />
Nickel-<br />
MH<br />
Cobalt<br />
Graphite<br />
LFP<br />
Graphite<br />
Nano<br />
Green<br />
Cycle Life 400 500 500 >500 1,200 15,000+<br />
Battery Life (Yrs) 1 2 2 2 3 15+<br />
Safety Good Good Good Poor Good High<br />
Environmental Poor Fail Fair Good Good High<br />
Low Temp Charge Poor Poor Poor Fail Fail High<br />
High Temp Charge Poor Poor Poor Average Average High<br />
Charge Time 8 Hrs 1.5 Hrs 4 Hrs 2-4 Hrs .5-1 Hrs
Kommt die LiPEC?<br />
14. September 1960<br />
Lithium produzierende Länder<br />
In % Weltproduktion<br />
Chile 41<br />
Argentinien 24,4<br />
China 12,7<br />
USA 12,2<br />
Total 90,3<br />
Zwischen Ländern gibt es keine Freundschaft,<br />
aber gelegentlich gemeinsame Interessen<br />
Tito Tettamanti, Financier<br />
<strong>GE</strong> job title/38 38<br />
Jürg P. Schwerzmann - 2012
Was wir heute haben<br />
Challenge<br />
Grid Balance<br />
Peak Load<br />
„Unpredictable“<br />
Renewable Energy<br />
Bridge the Gap<br />
99.9% 99.99999%<br />
(8 hours/yr downtime) (1 second/yr downtime)<br />
Utility Power<br />
Deregulation, Shortage,<br />
Limited Infrastructure<br />
=<br />
Unreliable & Cost up<br />
Grid balancing<br />
reserves<br />
Black<br />
UPS is<br />
the Box hub<br />
“Power in power<br />
Quality quality<br />
System”<br />
„„Digital World„„<br />
Depending on availability and<br />
reliability of electrical energy<br />
„Classic“<br />
UPS & Battery<br />
Application<br />
„Adaptive“<br />
PQS<br />
Local<br />
Energy<br />
Storage<br />
System<br />
<strong>GE</strong> job title/39 39<br />
Jürg P. Schwerzmann - 2012
Leistungskriterien einer USV<br />
Qualität der Ausgangsleistung<br />
Wirkungsgrad<br />
“Sauberer” Eingang<br />
GenSet-<br />
freundlich<br />
<strong>GE</strong> job title/40 40<br />
Jürg P. Schwerzmann - 2012
Qualität der Ausgangsleistung<br />
sluggish<br />
stiff<br />
Multi-Betriebsart-USV mit hochentwickelten Regelungsalgorithmen<br />
Applikation “Imaging”<br />
<strong>GE</strong> SG-Series kann auf 1/2 bis 1/3<br />
einer USV mit PWM dimensioniert werden.<br />
*Six Sigma Projekt <strong>GE</strong> Healthcare (CT): Reduktion von 70% Ersatzteile 75% Zeitaufwand, ROI 1,6 Jahre<br />
<strong>GE</strong> job title/41 41<br />
Jürg P. Schwerzmann - 2012
USV Wirkungsgrad – jeder kocht mit Wasser!<br />
Verluste infolge<br />
AC/DC DC/AC Umwandlung<br />
(Halbleiter, Trafos, Drosseln, etc.)<br />
Einfluss des USV Wirkungsgrades<br />
� Betriebskosten (Energie/Kühlkosten)<br />
� Installationskosten (Kühlsysteme)<br />
~ / ~<br />
~ / = = / ~<br />
GR<br />
Bypass<br />
WR<br />
Batterie<br />
Last<br />
GR (AC-DC) Verluste 1.7% - 3.0%<br />
WR (DC-AC) Verluste 2.0% - 3.5%<br />
Lüftung, Regelung etc. 0.7 %- 1.0%<br />
TOTAL Verluste: 4.4% - 7.5%<br />
Beispiel (Energiekosten): 1 MVA Last +1% Wirkungsgrad Erhöhung heisst:<br />
13’000 CHF / Jahr (CH: 1kWh=0.15CHF)<br />
<strong>GE</strong> job title/42 42<br />
Jürg P. Schwerzmann - 2012
Möglichkeiten zur Wirkungsgrad Optimierung<br />
-Reduzierung der Verluste durch verbesserte Technologie<br />
AC/DC DC/AC Umwandlung (Halbleiter, Tafos, Drosseln etc.)<br />
-Änderung der Betriebsart auf Hocheffizienzbetrieb,<br />
durch Umgehung von GR und WR<br />
~ / ~<br />
~ / = = / ~<br />
GR WR<br />
Batterie<br />
Bypass<br />
Last<br />
Beispiel: <strong>GE</strong> eBoost<br />
• Lastversorgung via Statischen Bypass<br />
• Extrem schnellen Umschaltung von<br />
Bypass auf Doppelwandlerbetrieb innert<br />
(typisch) 2ms<br />
Multi-Betriebsart-USV mit neuen Regelungsalgorithmen<br />
<strong>GE</strong> job title/43 43<br />
Jürg P. Schwerzmann - 2012
Kreative Verbesserung des Wirkungsgrades<br />
Verteilerschrank<br />
N<br />
PE<br />
3-poliger<br />
Schalter<br />
x<br />
x<br />
x<br />
Klare Definition wie der<br />
Wirkungsgrad gemessen wird:<br />
Batterie muss getrennt sein!<br />
Gleichrichter Wechselrichter<br />
+<br />
_<br />
Batterie<br />
UPS<br />
automatischer<br />
Bypass<br />
Mittels «adaptiver» Software kann der<br />
Energieverbrauch während der<br />
Messung ggf. gesteuert werden<br />
L1-L2-L3<br />
N<br />
PE<br />
<strong>GE</strong> job title/44 44<br />
Jürg P. Schwerzmann - 2012
European Code of Conduct (CoC)<br />
CODE of CONDUCT on Energy Efficiency and Quality of<br />
AC Uninterruptible Power Systems (UPS)<br />
Draft for<br />
2011-<br />
2012<br />
<strong>GE</strong> job title/45 45<br />
Jürg P. Schwerzmann - 2012
<strong>GE</strong> Hocheffizienz Betriebsart: eBoostTM<br />
• Erweitert ein Doppelwandler USV System in ein multi-Betriebsart-USV System.<br />
• Garantiert ultraschnelle Umschaltzeiten zwischen WR und Bypass, typisch 2ms<br />
• Verfügt über einen Bypass-Eingangsfilter<br />
~ / ~<br />
~ / = = / ~<br />
Rectifier Inverter<br />
Battery<br />
Bypass<br />
Output<br />
Ausgangspannung<br />
Bis zu 99% Wirkungsgrad im eBoost Betrieb<br />
WR Strom<br />
<strong>GE</strong> job title/46 46<br />
Jürg P. Schwerzmann - 2012
eBoost Fehler Erkennung<br />
Konstante Überwachung der Sinuswelle am Ausgang<br />
Umschaltung auf WR infolge:<br />
Unter/Überspannung RMS<br />
Frequenz ausserhalb der Toleranz<br />
Verzerrung der Wellenform<br />
(Fehler Erkennung)<br />
Umschaltung auf Bypass Betrieb<br />
sobald die Bypass Spannung wieder<br />
innerhalb der Toleranzen liegt<br />
Fehler erkannt<br />
+/-50VSpannungstoleranznce<br />
Umschaltung auf WR eingeleitet<br />
nach typisch 500 Mikrosendunden<br />
<strong>GE</strong> job title/47 47<br />
Jürg P. Schwerzmann - 2012
Spannung<br />
eBoost vs ITI/CBEMA Kurve<br />
Unterbruchsfreie<br />
Funktionszone<br />
Verbotene Zone<br />
Schadenfreie Zone<br />
Zeit<br />
• ITI CBEMA Kurve – Definiert<br />
Spannungs Störfestigkeit von IT<br />
Geräten in Bezug auf<br />
Spannungstoleranz vs. Zeit<br />
• Verbotene Zone– Vorfälle in dieser<br />
Ueberspannungszone können<br />
Schäden an IT Geräten verursachen<br />
• Schadenfreie Zone – Vorfälle in<br />
dieser Unterspannungszone können<br />
IT Geräte abschalten jedoch ohne<br />
Schadenfolge<br />
• Ride Through – Spannungslos<br />
(keine Versorgung) bis zu 20 ms ist<br />
erlaubt gem. ITI CBEMA) Kurve<br />
ITI/CBEMA Grenzen eBoost Grenzen USV Doppelwandler Grenzen<br />
<strong>GE</strong> job title/48 48<br />
Jürg P. Schwerzmann - 2012
Voraussetzungen für den USV Hocheffizienzbetrieb<br />
• Einsatz unter sachdienlichen Konditionen<br />
(genügende Qualität der Netzversorgung, keine Risikofaktoren, etc.)<br />
• Verstehen, welche Spannungsqualität bei Hocheffizienzbetrieb<br />
eingehalten wird<br />
• Kennen der dynamischen Spannungstoleranzen /Eigenschaften der<br />
angeschlossenen Verbraucher ( z.B. IT Anlagen: ITI/CBEMA Kurve)<br />
• Wissen, wie sich die USV beim Einsatz im Hocheffizienzbetrieb verhält<br />
(verhindern von Batterieentladungen, verhindern von exzessivem Hin und<br />
Herschalten von Schützen/Schaltern, etc.)<br />
Es bleibt ein Kompromiss zwischen<br />
Qualität, Sicherheit und Wirkungsgrad<br />
<strong>GE</strong> job title/49 49<br />
Jürg P. Schwerzmann - 2012
Die Herausforderung: Grün und Sicher<br />
Mission critical:<br />
Redundanz ist ein Muss!<br />
Redundanz bedeutet, das ein Teilelement ausfallen kann,<br />
das System aber immer noch funktionsfähig ist<br />
<strong>GE</strong> job title/50 50<br />
Jürg P. Schwerzmann - 2012
Modulare USV – wie viel macht Sinn?<br />
20 kVA Red.<br />
40 kVA Leistung<br />
100 kVA Red.<br />
120 kVA Leistung<br />
220 kVA Red.<br />
240 kVA Leistung<br />
Die kleinstmögliche Anzahl redundanter Komponenten ergibt die höchste Verfügbarkeit!<br />
Verfügbarkeit (80 kVA redundant N+1) 2x 80 kVA > 5x 20 kVA<br />
<strong>GE</strong> job title/51 51<br />
Jürg P. Schwerzmann - 2012
Was wir in Zukunft einsetzen werden<br />
Challenge<br />
Grid Balance<br />
Peak Load<br />
„Unpredictable“<br />
Renewable Energy<br />
Bridge the Gap<br />
99.9% 99.99999%<br />
(8 hours/yr downtime) (1 second/yr downtime)<br />
Utility Power<br />
Deregulation, Shortage,<br />
Limited Infrastructure<br />
=<br />
Unreliable & Cost up<br />
Grid balancing<br />
reserves<br />
Black<br />
UPS is<br />
the Box hub<br />
“Power in power<br />
Quality quality<br />
System”<br />
„„Digital World„„<br />
Depending on availability and<br />
reliability of electrical energy<br />
„Classic“<br />
UPS & Battery<br />
Application<br />
„Adaptive“<br />
PQS<br />
Local<br />
Energy<br />
Storage<br />
System<br />
<strong>GE</strong> job title/52 52<br />
Jürg P. Schwerzmann - 2012
Blick in die Zukunft: Multifunktionales PQS<br />
€/kWh<br />
NETZ<br />
t<br />
GR<br />
WR<br />
PQS<br />
Ziel 1<br />
€/kWh-in €/kWh-out<br />
Smart Grid<br />
Ziel 3<br />
Niedertarif<br />
Ziel 2<br />
ESS<br />
€/kWh-out = [€/kWh-in-L/RTeff] + [ESS price/(deliverable energy·cycles)]<br />
Ziel 1:<br />
Klassischer USV-Nutzen (Qualität und Verfügbarkeit)<br />
Ziel 2:<br />
Verhinderung/Reduktion von Spitzenlast (Netzbelastung & Kosten)<br />
Ziel 3:<br />
Netzunterstützung - Integration in SMART GRID<br />
Hochtarif<br />
LAST<br />
<strong>GE</strong> job title/53 53<br />
Jürg P. Schwerzmann - 2012
Schlussfolgerungen<br />
• Regulierungswut wird weiter zunehmen<br />
• Der Kampf um Energierohstoffe wird härter<br />
• Die (gegenseitige) Abhängigkeit wird höher<br />
• Die Politik laviert zwischen «Wählerstimmen» und «Logik»<br />
Das heisst:<br />
• Die Projektplanung muss komplexere Szenarien berücksichtigen<br />
• Unabhängigkeit und Flexibilität ist ebenso wichtig wie Verfügbarkeit<br />
• Der Lieferant / Partner muss über umfassende Kompetenzen,<br />
Produkte, Dienstleistungen und Strukturen verfügen.<br />
• Der Planungshorizont soll dem Projekt angepasst sein<br />
<strong>GE</strong> job title/54 54<br />
Jürg P. Schwerzmann - 2012
… und noch zu berücksichtigen<br />
Der IT-Leiter ist hauptverantwortlich:<br />
� Systemverfügbarkeit<br />
� Störungsfreier Betrieb<br />
� Verpflichtet, die Geschäftsleitung auf<br />
Sicherheitsrisiken hinzuweisen<br />
Bei Unterlassung der Hinweispflicht kann der IT-Leiter für den<br />
daraus entstandenen Schaden haftbar gemacht werden.<br />
(BGB § 611; KonTrag)<br />
<strong>GE</strong> job title/55 55<br />
Jürg P. Schwerzmann - 2012
56<br />
Es geht uns alle an<br />
Transport und Verteilung der<br />
Ressourcen sind das größte Problem.<br />
Weltenergiekongress in Rom<br />
Besten Dank!<br />
<strong>GE</strong> job title/56 56<br />
Jürg P. Schwerzmann - 2012
<strong>GE</strong> job title/57<br />
57<br />
Jürg P. Schwerzmann - 2012
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