„Regelungstechnik in der elektrischen Energieversorgung ...
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Anwendungsfach<br />
<strong>„Regelungstechnik</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> <strong>elektrischen</strong><br />
<strong>Energieversorgung</strong>“<br />
J. Lehner<br />
D. Schlipf<br />
Thematischer Überblick<br />
SS 2011<br />
1
Spannungsfeld <strong>der</strong> Elektrizitätsversorgung<br />
J. Lehner<br />
D. Schlipf<br />
Strommarkt / Stromhandel<br />
Politik / Regulierung<br />
Erzeuger Netz Verbraucher<br />
SS 2011<br />
2
EU – Auszug aus „E<strong>in</strong>e Energiepolitik für Europa“ (2007)<br />
J. Lehner<br />
D. Schlipf<br />
„Ausgangspunkt e<strong>in</strong>er europäischen Energiepolitik muss es se<strong>in</strong>,<br />
sich e<strong>in</strong>er dreifachen Herausfor<strong>der</strong>ung zu stellen:<br />
‣ Bekämpfung des Klimawandels,<br />
‣ Verr<strong>in</strong>gerung <strong>der</strong> Abhängigkeit von importierten<br />
Kohlenwasserstoffen,<br />
‣ För<strong>der</strong>ung von Beschäftigung und Wachstum, wobei es gilt,<br />
den Verbrauchern Energiesicherheit bei erschw<strong>in</strong>glichen<br />
Preisen zu bieten. “<br />
„Das formulierte strategische energiepolitische Ziel zu realisieren<br />
bedeutet, t Europa <strong>in</strong> e<strong>in</strong>e <strong>in</strong> hohem h Maße energieeffiziente i und CO 2 -arme<br />
Energiewirtschaft umzuwandeln, e<strong>in</strong>e neue <strong>in</strong>dustrielle Revolution <strong>in</strong><br />
Gang zu setzen…“<br />
Hierbei i spielt die Regelungstechnik e<strong>in</strong>e entscheidende d Rolle…<br />
SS 2011<br />
3
Anwendungsfach<br />
<strong>„Regelungstechnik</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> <strong>elektrischen</strong><br />
<strong>Energieversorgung</strong> “<br />
J. Lehner<br />
D. Schlipf<br />
Netze –<br />
versorgungssicher, verlustarm und<br />
fit für erneuerbare Energien<br />
SS 2011<br />
4
Regelungstechnik ist die Grundlage zur Aufrechterhaltung<br />
e<strong>in</strong>es funktionierenden und sicheren Verbundnetzbetriebs…<br />
J. Lehner<br />
D. Schlipf<br />
Bl<strong>in</strong>dleistungs-Spannungs-Regelung<br />
Wirkleistungs-Frequenz-Regelung<br />
Erzeuger<br />
Bl<strong>in</strong>dleistungserzeugung<br />
Wirkleistungserzeugung<br />
Spannungshaltung<br />
(z.B. 110, 220, 380 kV)<br />
Verbundnetz<br />
Leistungsgleichgewicht<br />
Frequenz<br />
Leistungsübertragung,<br />
Kompensation des<br />
Bl<strong>in</strong>dleistungshaushalts <strong>der</strong><br />
Übertragungsleitungen<br />
Verbraucher<br />
Wirkleistungs-<br />
verbrauch<br />
SS 2011<br />
5
Verbundnetzweites Frequenzmesssystem des IFK<br />
J. Lehner<br />
D. Schlipf<br />
Messan nlage<br />
Aalborg<br />
Frequenz f [H z]<br />
49.97<br />
49.96<br />
49.95<br />
49.94<br />
49.93<br />
49.92<br />
Türkei,Diyarbakir<br />
49.91<br />
Türkei,Manisa<br />
Griechenland<br />
Kroatien<br />
49.9<br />
Deutschland<br />
Spanien<br />
49.89<br />
Algerien<br />
Tunesien<br />
49.88<br />
20:06:20 20:06:25 20:06:30 20:06:35 20:06:40 20:06:45 20:06:50 20:06:55<br />
29.09.2010 [HH:MM:SS] UTC<br />
Gliwice<br />
Stuttgarttt<br />
t<br />
Timisoara<br />
Madrid<br />
Sevilla<br />
Algier<br />
Sfax<br />
Zagreb<br />
Athen<br />
Istanbul<br />
Izmir<br />
Amasya<br />
Batman<br />
Konya<br />
TAM<br />
Türkei<br />
ENTSO-E RG CE<br />
SS 2011
Kraftwerksausfall im Osten <strong>der</strong> Türkei<br />
J. Lehner<br />
D. Schlipf<br />
49.97<br />
49.9696<br />
49.95<br />
Frequenz f [Hz z]<br />
49.9494<br />
49.93<br />
49.9292<br />
49.91<br />
49.99<br />
49.89<br />
Türkei,Diyarbakir<br />
Türkei,Manisa<br />
Griechenland<br />
Kroatien<br />
Deutschland<br />
Spanien<br />
Algerien<br />
Tunesien<br />
49.88<br />
20:06:20 20:06:25 20:06:30 20:06:35 20:06:40 20:06:45 20:06:50 20:06:55<br />
29.09.2010 [HH:MM:SS] UTC<br />
SS 2011<br />
7
„Blackouts“ & Auswirkungen<br />
•USA<br />
14. August 2003<br />
50 Mio. Menschen betroffen<br />
• Großbritannien/London<br />
28. August 2003<br />
ca. 1 Mio. Menschen betroffen<br />
J. Lehner<br />
D. Schlipf<br />
• Dänemark/Schweden<br />
23. September 2003<br />
ca. 4 Mio. Menschen betroffen<br />
• Italien<br />
28. September 2003<br />
über 57 Mio. Menschen betroffen<br />
blackout 04.11.2006 <strong>in</strong> Europa: ca. 10 Millionen Menschen betroffen<br />
SS 2011<br />
8
Blick <strong>in</strong> die Zukunft: Pläne und Visionen<br />
J. Lehner<br />
D. Schlipf<br />
‣ Stärkung bestehen<strong>der</strong> Leitungstrassen zur<br />
Intensivierung des <strong>in</strong>ternationalen Stromhandels<br />
‣ Neue Transportleitungen durch Europa zur<br />
Verteilung <strong>der</strong> W<strong>in</strong>denergie über lange Distanzen<br />
‣ Aufbau e<strong>in</strong>es „hybriden“ Netzes aus Wechsel- und<br />
Gleichstromübertragungsleitungen<br />
t l it<br />
‣ Anb<strong>in</strong>dung von Nordafrika über Hochspannungs-<br />
Gleichstrom-Übertragungsleitungen zur Nutzung von<br />
Sonnenenergie aus <strong>der</strong> Sahara (DESERTEC)<br />
‣ Aufbau großer Energiespeicher zur Integration<br />
fluktuieren<strong>der</strong> E<strong>in</strong>speisung<br />
‣ Lastmanagement: Anpassung des Verbrauchs an<br />
die Erzeugung<br />
SS 2011<br />
9
Anwendungsfach<br />
<strong>„Regelungstechnik</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> <strong>elektrischen</strong><br />
<strong>Energieversorgung</strong>“<br />
J. Lehner<br />
D. Schlipf<br />
Erzeuger –<br />
effizient, hochflexibel und<br />
umweltfreundlich<br />
SS 2011<br />
10
Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien<br />
<strong>in</strong> Deutschland im März 2011<br />
J. Lehner<br />
D. Schlipf<br />
30<br />
28<br />
26<br />
24<br />
22<br />
E<strong>in</strong>speisung<br />
PV<br />
W<strong>in</strong>d<br />
Summe<br />
Leistu ung [GW]<br />
20<br />
18<br />
16<br />
14<br />
12<br />
10<br />
8<br />
6<br />
4<br />
2<br />
0<br />
01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31<br />
Tag<br />
• Photovoltaik: Installierte Leistung Ende 2010 > 17 GW<br />
• W<strong>in</strong>dkraft : Installierte Leistung Ende 2010 > 27 GW<br />
SS 2011<br />
11
Solarthermische Stromerzeugung<br />
DESERTEC: Regenerative Stromerzeugung fern <strong>der</strong> Lastzentren,<br />
t<br />
Übertragung über tausende von Kilometern<br />
J. Lehner<br />
D. Schlipf<br />
SS 2011
Solarthermische Stromerzeugung<br />
J. Lehner<br />
D. Schlipf<br />
SS 2011
L<strong>in</strong>ear-Fresnel-R<strong>in</strong>nenkraftwerke: Aufbau<br />
J. Lehner<br />
D. Schlipf<br />
Receiver<br />
Sekundärreflektor<br />
Absorberrohr<br />
Isolierung und<br />
Abdeckung<br />
Primärreflektor (Spiegel)<br />
Glasabdeckung<br />
SS 2011
L<strong>in</strong>ear-Fresnel-R<strong>in</strong>nenkraftwerke: Regelung des Verdampfers<br />
Breite: 940 m<br />
Möglichst konstante Dampfparameter<br />
J. Lehner<br />
D. Schlipf<br />
Länge: 806 m<br />
SS 2011
Blick <strong>in</strong> die Zukunft: Pläne und Visionen<br />
J. Lehner<br />
D. Schlipf<br />
‣ Solarthermische Kraftwerke (DESERTEC)<br />
‣ Bau von Offshore-W<strong>in</strong>dparks<br />
‣ CO 2 -freies Kraftwerk (CCS)<br />
‣ Hochtemperatur-Kraftwerke<br />
‣ Fusionskraftwerk (ITER)<br />
‣ Ausstieg aus <strong>der</strong> Kernenergie<br />
‣ …<br />
SS 2011<br />
16
Anwendungsfach<br />
<strong>„Regelungstechnik</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> <strong>elektrischen</strong><br />
<strong>Energieversorgung</strong>“<br />
J. Lehner<br />
D. Schlipf<br />
Lehrveranstaltungen<br />
SS 2011<br />
17
Überblick <strong>der</strong> Pflicht- und Wahlmodule:<br />
J. Lehner<br />
D. Schlipf<br />
Pflichtmodul (6 LP):<br />
Regelung von Kraftwerken und Netzen (Lehner, IFK)<br />
Wahlmodule (6LP):<br />
Elektrische Energienetze I (Tenbohlen,IEH)<br />
Energie- und Umwelttechnik (Scheffknecht, IFK)<br />
Energiesysteme I (Voß, IER)<br />
Grundlagen <strong>der</strong> thermischen Strömungsmasch<strong>in</strong>en (Mayer, ITSM)<br />
Grundlagen W<strong>in</strong>denergie (Lange, SWE)<br />
Hydraulische Strömungsmasch<strong>in</strong>en <strong>in</strong> <strong>der</strong> Wasserkraft (Riedelbauch, IHS)<br />
Photovoltaik I (Werner, IPE)<br />
SS 2011<br />
18
Anwendungsfach<br />
<strong>„Regelungstechnik</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> <strong>elektrischen</strong><br />
<strong>Energieversorgung</strong>“<br />
J. Lehner<br />
D. Schlipf<br />
Studium und mehr …<br />
SS 2011<br />
19
Im Rahmen des Anwendungsfachs <strong>„Regelungstechnik</strong><br />
<strong>in</strong> <strong>der</strong> <strong>elektrischen</strong> <strong>Energieversorgung</strong>“<br />
J. Lehner<br />
D. Schlipf<br />
Exkursion:<br />
Besichtigung:<br />
Netzleitwarte <strong>der</strong> EnBW Transportnetze AG <strong>in</strong><br />
Wendl<strong>in</strong>gen, <strong>in</strong>kl. Besichtigung des Umspannwerks<br />
Heizkraftwerk des Campus Vaih<strong>in</strong>gen<br />
R<strong>in</strong>gvorlesung (Vorträge <strong>der</strong> letzten Jahre):<br />
D. Haake (Vattenfall Europe Generation) –<br />
Kraftwerkskonzeption 2020: Elektro- und Leittechnikkonzepte<br />
S. Wachtel (Enercon) –<br />
Netz<strong>in</strong>tegration von W<strong>in</strong>denergie –Technologien und Lösungen von ENERCON<br />
T. Keuker (Alstom Power Systems) –<br />
E<strong>in</strong>führung <strong>in</strong> die E-und Leittechnik e<strong>in</strong>es Dampferzeugerherstellers<br />
G. Dird<strong>in</strong>g (E.ON Kraftwerke) –<br />
Risiko-/Gefährdungsanalysen aus leittechnischer Sicht e<strong>in</strong>es Kraftwerksbetreibers<br />
K. Wendelberger (Siemens PG) –<br />
Verfahrens- und Regelungstechnik <strong>in</strong> <strong>der</strong> Kraftwerks-Leittechnik<br />
W. Satt<strong>in</strong>ger (Swissgrid) –<br />
Netzbetrieb im Zentrum Europas<br />
SS 2011<br />
20
Anwendungsfach<br />
<strong>„Regelungstechnik</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> <strong>elektrischen</strong><br />
<strong>Energieversorgung</strong>“<br />
J. Lehner<br />
D. Schlipf<br />
Kontakt:<br />
Joachim Lehner<br />
Tel.: 685-66207; 66207 E-Mail: joachim.lehner@ifk.uni-stuttgart.de<br />
h i tt t Dom<strong>in</strong>ik Schlipf<br />
Tel.: 685-66213; E-Mail: dom<strong>in</strong>ik.schlipf@ifk.uni-stuttgart.de<br />
SS 2011<br />
21
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