„Regelung von Kraftwerken und Netzen“ Thematischer Überblick
„Regelung von Kraftwerken und Netzen“ Thematischer Überblick
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Anwendungsfach<br />
<strong>„Regelung</strong> <strong>von</strong> <strong>Kraftwerken</strong> <strong>und</strong> <strong>Netzen“</strong><br />
J. Lehner<br />
D. Schlipf<br />
<strong>Thematischer</strong> <strong>Überblick</strong><br />
SS 2010<br />
1
Spannungsfeld der Elektrizitätsversorgung<br />
J. Lehner<br />
D. Schlipf<br />
Strommarkt / Stromhandel<br />
Politik / Regulierung<br />
Erzeuger Netz Verbraucher<br />
SS 2010<br />
2
EU – Auszug aus „Eine Energiepolitik für Europa“ (2007)<br />
„Ausgangspunkt einer europäischen Energiepolitik muss es sein,<br />
sich einer dreifachen Herausforderung zu stellen:<br />
‣ Bekämpfung des Klimawandels,<br />
‣ Verringerung der Abhängigkeit <strong>von</strong> importierten<br />
Kohlenwasserstoffen,<br />
‣ Förderung <strong>von</strong> Beschäftigung <strong>und</strong> Wachstum, wobei es gilt,<br />
den Verbrauchern Energiesicherheit bei erschwinglichen<br />
Preisen zu bieten.“<br />
J. Lehner<br />
D. Schlipf<br />
„Das formulierte strategische energiepolitische Ziel zu realisieren<br />
bedeutet, Europa in eine in hohem Maße energieeffiziente <strong>und</strong> CO 2 -arme<br />
Energiewirtschaft umzuwandeln, eine neue industrielle Revolution in<br />
Gang zu setzen…“<br />
Hierbei spielt die Regelungstechnik eine entscheidende Rolle…<br />
SS 2010<br />
3
Anwendungsfach<br />
<strong>„Regelung</strong> <strong>von</strong> <strong>Kraftwerken</strong> <strong>und</strong> <strong>Netzen“</strong><br />
J. Lehner<br />
D. Schlipf<br />
Netze –<br />
versorgungssicher, verlustarm <strong>und</strong><br />
fit für erneuerbare Energien<br />
SS 2010<br />
4
Regelungstechnik ist die Gr<strong>und</strong>lage zur Aufrechterhaltung<br />
eines funktionierenden <strong>und</strong> sicheren Verb<strong>und</strong>netzbetriebs…<br />
J. Lehner<br />
D. Schlipf<br />
Blindleistungs-Spannungs-Regelung<br />
Wirkleistungs-Frequenz-Regelung<br />
Erzeuger<br />
Blindleistungserzeugung<br />
Wirkleistungserzeugung<br />
Spannungshaltung<br />
(z.B. 110, 220, 380 kV)<br />
Verb<strong>und</strong>netz<br />
Leistungsgleichgewicht<br />
Frequenz<br />
Leistungsübertragung,<br />
Kompensation des<br />
Blindleistungshaushalts der<br />
Übertragungsleitungen<br />
Verbraucher<br />
Wirkleistungs-<br />
verbrauch<br />
SS 2010<br />
5
Europäisches Verb<strong>und</strong>netz – dynamisches System mit einer Modellordnung > 12000…<br />
J. Lehner<br />
D. Schlipf<br />
Stuttgart<br />
Algier<br />
… über Ländergrenzen hinweg zur Versorgung <strong>von</strong><br />
500 Millionen Menschen in 29 Ländern<br />
SS 2010<br />
6
Europäisches Verb<strong>und</strong>netz – dynamisches System mit einer Modellordnung > 12000…<br />
J. Lehner<br />
D. Schlipf<br />
35<br />
f [mHz]<br />
30<br />
Stuttgart<br />
25<br />
20<br />
15<br />
10<br />
5<br />
0<br />
-5<br />
-10<br />
Algier<br />
-15<br />
1200 1250 1300 1350 1400 t [s] 1450<br />
SS 2010<br />
7
Projekt: Europaweites Frequenzmonitoring<br />
J. Lehner<br />
D. Schlipf<br />
55 5 o N<br />
Aalborg, Denmark<br />
50 o N<br />
Gliwice, Poland<br />
45 o N<br />
Stuttgart, Germany<br />
Timisoara,<br />
Romania<br />
40 o N<br />
Madrid, Spain<br />
Zagreb, Croatia<br />
Seville, Spain<br />
35 o N<br />
9 o W<br />
Algiers, Algeria<br />
Athens, Greece<br />
27 o E<br />
0 o<br />
9 o E<br />
18 o E<br />
SS 2010
„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 in Europa: ca. 10 Millionen Menschen betroffen<br />
SS 2010<br />
9
Blick in die Zukunft: Pläne <strong>und</strong> Visionen<br />
J. Lehner<br />
D. Schlipf<br />
‣ Stärkung bestehender Leitungstrassen zur<br />
Intensivierung i des internationalen ti Stromhandels<br />
‣ Neue Transportleitungen durch Europa zur<br />
Verteilung der Windenergie über lange Distanzen<br />
‣ Aufbau eines „hybriden“ Netzes aus Wechsel- <strong>und</strong><br />
Gleichstromübertragungen („backbones“)<br />
‣ Anbindung <strong>von</strong> Nordafrika über<br />
Gleichstromleitungen zur Nutzung <strong>von</strong><br />
Sonnenenergie aus der Sahara (DESERTEC)<br />
‣ September 2010: Anbindung der Türkei geplant<br />
‣ …<br />
SS 2010<br />
10
Anwendungsfach<br />
„Automatisierung in der Energietechnik“<br />
J. Lehner<br />
D. Schlipf<br />
Erzeuger –<br />
effizient, hochflexibel <strong>und</strong><br />
umweltfre<strong>und</strong>lich<br />
SS 2010<br />
11
Kraftwerksregelung – Effizienzsteigerung bedeutet Emissionsminderung<br />
• Erhöhung des Wirkungsgrads<br />
J. Lehner<br />
D. Schlipf<br />
• Verbesserung des stationären <strong>und</strong> dynamischen Betriebsverhaltens<br />
• Einhalten <strong>von</strong> Sicherheitsvorgaben<br />
• Minimierung des Anlagenverschleißes<br />
• Einsparung <strong>von</strong> Personalkosten<br />
1000 MW entspricht der<br />
Leistung <strong>von</strong> ca. 3279<br />
Porsche 911 GT3<br />
Siemens: „Only one operator for 1000 MW“<br />
(PowerGen Europe 2003)<br />
SS 2010<br />
12
Regelung <strong>und</strong> Optimierung <strong>von</strong> …<br />
‣ fossilen <strong>Kraftwerken</strong><br />
‣ Kernkraftwerken<br />
‣ Wasserkraftwerkenerken<br />
‣ Windkraftanlagen<br />
‣ dezentrale Kleinerzeuger<br />
(„Virtuelle Kraftwerke“)<br />
Stromhandel<br />
CO 2 -Zertifikate<br />
Regelenergie<br />
Netzanschluss<br />
Lastverhalten<br />
…<br />
J. Lehner<br />
D. Schlipf<br />
Beispiel:<br />
i P<br />
<br />
*<br />
% G<br />
<br />
100<br />
80<br />
Stromhandel, Wind, dezentrale<br />
Einspeisung<br />
zahlreiche Lastwechsel<br />
Problem: schlechter Wirkungsgrad<br />
60<br />
20.03.2004<br />
40 0:00 12:00 24:00 Uhrzeit<br />
vgl. Benzinverbrauch eines Autos<br />
im Stadtverkehr<br />
SS 2010<br />
13
Blick in die Zukunft: Pläne <strong>und</strong> Visionen<br />
J. Lehner<br />
D. Schlipf<br />
‣ CO 2 -freies Kraftwerk (CCS)<br />
‣ Hochtemperatur-Kraftwerke<br />
‣ Solarthermische Kraftwerke (DESERTEC)<br />
‣ Fusionskraftwerk (ITER)<br />
‣ Bau <strong>von</strong> Offshore-Windparks<br />
‣ …<br />
SS 2010<br />
14
Anwendungsfach<br />
<strong>„Regelung</strong> <strong>von</strong> <strong>Kraftwerken</strong> <strong>und</strong> <strong>Netzen“</strong><br />
J. Lehner<br />
D. Schlipf<br />
Lehrveranstaltungen<br />
SS 2010<br />
15
Vorlesungsveranstaltungen<br />
J. Lehner<br />
D. Schlipf<br />
Pflichtmodul (6 LP): Regelung <strong>von</strong> <strong>Kraftwerken</strong> <strong>und</strong> Netzen<br />
Wahlmodule (6LP):<br />
Elektrische Energienetze I (Tenbohlen)<br />
Energie- <strong>und</strong> Umwelttechnik (Scheffknecht)<br />
Energiewirtschaft <strong>und</strong> Energieversorgung (Voß)<br />
Gr<strong>und</strong>lagen der thermischen Strömungsmaschinen (Casey)<br />
Gr<strong>und</strong>lagen Windenergie (Kühn)<br />
Hydraulische Strömungsmaschinen in der Wasserkraft (Göde)<br />
Photovoltaics I (Werner)<br />
Empfehlung für „Gr<strong>und</strong>lagen der Natur- <strong>und</strong> Ingenieurwissenschaften“:<br />
Elektrotechnik II (Parspour) (WS)<br />
Technische Thermodynamik II (SS)<br />
SS 2010<br />
16
Anwendungsfach<br />
<strong>„Regelung</strong> <strong>von</strong> <strong>Kraftwerken</strong> <strong>und</strong> <strong>Netzen“</strong><br />
J. Lehner<br />
D. Schlipf<br />
Studium <strong>und</strong> mehr …<br />
SS 2010<br />
17
Kooperationen zur Industrie<br />
J. Lehner<br />
D. Schlipf<br />
Ringvorlesung zur Automatisierung in der Energietechnik: Programm 2009<br />
D. Haake (Vattenfall Europe Generation) – Kraftwerkskonzeption 2020: Elektro- <strong>und</strong> Leittechnikkonzepte<br />
S. Wachtel (Enercon) – Netzintegration <strong>von</strong> Windenergie –Technologien <strong>und</strong> Lösungen <strong>von</strong> ENERCON<br />
T. Keuker (Alstom Power Systems) – Einführung in die E-<strong>und</strong> Leittechnik eines Dampferzeugerherstellers<br />
G. Dirding g( (E.ON Kraftwerke) – Risiko-/Gefährdungsanalysen aus leittechnischer Sicht eines Kraftwerksbetreibers<br />
K. Wendelberger (Siemens PG) – Verfahrens- <strong>und</strong> Regelungstechnik in der Kraftwerks-Leittechnik<br />
W. Sattinger (Swissgrid) – Netzbetrieb im Zentrum Europas<br />
SS 2010<br />
18
Anwendungsfach<br />
<strong>„Regelung</strong> <strong>von</strong> <strong>Kraftwerken</strong> <strong>und</strong> <strong>Netzen“</strong><br />
J. Lehner<br />
D. Schlipf<br />
Fragen <br />
SS 2010<br />
19
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