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Jahresbericht 2007 - FGE - RWTH Aachen University

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STUDIENBEISPIELE

STUDIENBEISPIELE Lastprognose und Ausregelung von Bilanzabweichungen. Die Optimierungspotenziale werden wie in Kapitel 2 für eine beispielhafte Regelzone bei einer in Deutschland installierten WEA-Leistung zwischen 30 GW und 48,2 GW ermittelt. Im Folgenden werden für diese Regelzone die Optimierungspotenziale des Reservebedarfs bei einer gemeinsamen Ausregelung („Poolung“) von wind- und lastbedingter Reserve und bei gemeinsamer Reservevorhaltung in Deutschland bestimmt. Bei der Poolung von wind- und lastbedingter Reserve wird analog zum unverzüglichen Horizontalausgleich der Windenergie auch der Lastprognosefehler entsprechend dem jährlichen Energieabsatz auf die vier Regelzonen aufgeteilt. Dies hat den Vorteil, dass der heute prinzipiell mögliche gegensätzliche Reserveeinsatz zur Ausregelung der Lastprognosefehler in den einzelnen Regelzonen vermieden wird. Bei einer gemeinsamen Reservevorhaltung für Deutschland werden alle Einflussfaktoren auf den Reservebedarf gemeinsam ausgeregelt. Dies sind im Einzelnen Kraftwerksausfälle, Lastschwankungen, Lastprognosefehler und der WEA-Prognosefehler. Der vorzuhaltende Reservebedarf wird analog zum unverzüglichen Horizontalausgleich der Windenergie entsprechend dem jeweiligen jährlichen Energieabsatz auf die vier Übertragungsnetzbetreiber aufgeteilt. Sowohl die Poolung von wind- und lastbedingter Reserve als auch die gemeinsame Reservevorhaltung weisen im besten Fall Einsparpotenziale von etwa 20% an Minutenreserveleistung und -energie auf. Aufgrund der nicht vollständigen Korrelation der heutigen Lastprognosefehler können diese Werte in der Praxis jedoch nicht erreicht werden. Stattdessen wird das realisierbare Einsparpotenzial deutlich niedriger sein. Weiterhin verursachen beide Ansätze durch die entstehenden Ausgleichsflüsse eine zusätzliche Netzbelastung. Bei der Poolung von wind- und lastbedingter Reserve entstehen im Fall entgegen gesetzter Vorzeichen der Lastprognosefehler zweier Regelzonen Ausgleichsflüsse zwischen diesen Regelzonen. Aufgrund der genannten Korrelation der einzelnen Lastprognosefehler wird der Betrag dieser Ausgleichflüsse jedoch relativ gering sein. Dagegen kann im Fall der gemeinsamen Reservevorhaltung bei einem Kraftwerksausfall durch die Aushilfe aus benachbarten Regelzonen eine deutliche zusätzliche Belastung der betroffenen Kuppelleitungen hervorgerufen werden. Ein weiterer Vorteil der Poolung von wind- und lastbedingter Reserve ist, dass in diesem Fall auch weiterhin Aushilfsmöglichkeiten zwischen den vier heutigen Re- gelzonen bestehen. Im Fall der gemeinsamen Reservevorhaltung wäre dagegen zur Aufrechterhaltung der heutigen Systemsicherheit eine geringere Defizit- /Überschusswahrscheinlichkeit als die heutigen 10 Stunden pro Jahr und Regelzone erforderlich, was die erzielbaren Einsparpotenziale einschränken würde. 6 Potenziale kurz- und mittelfristig verfügbarer Speichertechnologien Als Alternative und Ergänzung zu Netzausbau und der verstärkten Bereitstellung von Kraftwerksreserve könnten zukünftig zur Systemintegration von WEA auch moderne Speichertechnologien genutzt werden. Diese ermöglichen es, die fluktuierende Erzeugung elektrischer Energie aus Windenergie von der Netzeinspeisung zeitlich zu entkoppeln und ihr so den Charakter eines kontinuierlich und geplant einsetzbaren Kraftwerks zu geben. Hierfür sind Speichertechnologien erforderlich, die sowohl hinsichtlich der installierten Leistung, des Energieinhalts und der geografischen Lage den Kapazitäten und Standorten der WEA anpassbar sind. Diese Anforderungen erfüllt insbesondere die Technologie der Druckluftspeicher, auch Compressed Air Energy Storage (CAES) genannt, da sie folgende Vorteile gegenüber anderen Speichertechnologien zu bieten hat: Sie ist langjährig erprobt und kommerziell verfügbar, sie ist großtechnisch im erforderlichen Kapazitätsrahmen verfügbar, ihr Potenzial in Deutschland ist nicht, wie bspw. bei Pumpspeicherkraftwerken, bereits ausgeschöpft und die geologisch bedingten, potenziellen Standorte befinden sich in der Küstenregion, wodurch eine wirksame Beeinflussung der Leistungsflüsse zur Vermeidung von Engpässen ermöglicht werden könnte. Die technisch-wirtschaftliche Bewertung auf Basis von historischen Daten des Strommarktes ergibt, dass der Neubau eines CAES bei einer ausschließlichen Vermarktung von Fahrplanenergie aus heutiger Sicht nicht wirtschaftlich ist. Nur durch die zusätzliche Vermarktung von Minutenreserve bzw. die Vermeidung von Minutenreservebedarf kann auf Basis von historischen Daten ein betriebswirtschaftlicher Gewinn erreicht werden. Aufgrund der sehr unsicheren Entwicklung der Reservemärkte sind die damit verbundenen Erträge nicht belastbar genug abschätzbar, um eine Investition der Energiewirtschaft in CAES zum Einsatz als Reservekraftwerk zu rechtfertigen. Eine Errichtung von CAES zum vorrangigen Einsatz der Netzentlastung ist aufgrund der deutlich höheren Investitionskosten keine Alternative zum heute notwendigen Netzausbau. Jedoch kann bei geeigneter geographischer Positionierung des CAES ein zeitweiliger Einsatz zur Netzentlastung und damit i. d. R. eine Ver- 120 IAEW – FGE – JAHRESBERICHT 2007

meidung von Erzeugungsmanagement erfolgen. Weiterhin werden durch Reduzierung der Preisdifferenzen auf den Strommärkten, durch Erhöhung der gesicherten Leistung von WEA und durch Verringerung der Auswirkungen des WEA-Prognosefehlers weitere systemtechnische Nutzeffekte erzielt, die derzeit nicht betriebswirtschaftlich ergebniswirksam werden. Die Untersuchungen zeigen, dass die Abschätzung der zukünftigen Wirtschaftlichkeit von CAES im Vergleich zur Abschätzung der zukünftigen Wirtschaftlichkeit von konventionellen Kraftwerken aufgrund der zahlreichen Anwendungsmöglichkeiten und der damit zusammenhängenden komplexen Einsatzstrategie mit größeren Unsicherheiten verbunden ist. 7 Literatur [1] Deutsche Energie Agentur, Berlin http://www.offshore-wind.de/media /article004593/dena-Netzstudie, Haupttext, 20r.pdf STUDIENBEISPIELE [2] Energiestiftung Schleswig-Holstein Entwicklung und Test eines lastabhängigen Echtzeit-Tarifs in Eckernförde Oktober 1997 IAEW – FGE – JAHRESBERICHT 2007 121

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