Energiewende und Versorgungssicherheit - Ein Widerspruch? - Energiewirtschaftliche und technische Aspekte eines Zukunftsprojektes
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Energiewende und Versorgungssicherheit - Ein Widerspruch?
Energiewirtschaftliche und technische Aspekte eines Zukunftsprojektes
Franz Hofbauer
Asset
AUSTRIAN POWER GRID AG
Wien, 26.09.2016
Die Austrian Power Grid AG ist…
• der österreichische Übertragungsnetzbetreiber
• Regelzonen- und Regelblockführer Österreichs
• ITO gem. ElWOG seit März 2012
• eine 100% Tochter der VERBUND AG
• Arbeitgeber für 480 MitarbeiterInnen
…und betreibt…
• 63 Umspannwerke
• 12.000 Maste
• ~7000km Systemlänge (380-/220-/110-kV)
Wirtschaftliche Kennzahlen:
• Anlagevermögen: 1.286 MEUR *
• Umsatzerlöse: 731 MEUR * * Geschäftsbericht 2015
AUSTRIAN POWER GRID AG
2
Anfang der überregionalen
Stromversorgung in Zentraleuropa –
Generalplan Deutschlands
• 1928-1929
„Reichselektrizitätsversorgung“
durch Oskar von Miller
– Erarbeitung Konzept des Verbundnetzes
(auf 220kV Basis)
DE DE
– Versorgung Gesamt-Deutschlands mit AT AT
Strom
• 1930/1941 Historisch
– 220kV Doppelleitung Bürs - DE
– 220kV Doppelleitung Ernsthofen –
St. Peter - DE
Ziel der historischen Konzepte: Zusammenarbeit der
AUSTRIAN POWER GRID AG 3
Grundlastkraftwerke mit den Speicherkraftwerken in den Alpen!
… und hier stehen wir heute!
AUSTRIAN POWER GRID AG 4
Hintergrund: http://www.nightskynation.com/pics/earth-at-night.jpg
Instandhaltung von Leitungen und Werken ist von
hoher Wichtigkeit
Beispiel: Altersstruktur der Übertragungsleitungen
60,0%
50,0%
40,0%
System length km in %
30,0%
Sum 110
Summe vonkV
110-kV
Sum 220
Summe vonkV
220-kV
Sum 380
Summe vonkV
380-kV
20,0%
Total Sum
Summe von Gesamt
10,0%
0,0%
Year of commissioning
1/3 der gesamten Übertragungsinfrastruktur ist älter als 30 Jahre!
AUSTRIAN POWER GRID AG 04.11.2015 5
Bedeutung von (Strom-) Infrastruktur zur
Entwicklung moderner Volkswirtschaften
Versorgungs-
sicherheit
“Infrastructure is the
bedrock of a nation’s
competiveness, Internal
Electricity
prosperity and even Market
social well-being. “ * (IEM)
*) World Economic Forum, Infrastructure Investment Policy Blueprint 02/2014
Effizienz
(Kosten) Nachhaltigkeit
AUSTRIAN POWER GRID AG 6
Säulen der sicheren Stromversorgung im
europäischen Stromsystem
Netzgebundenheit
Gesamtsystemgebundenheit
Nichtspeicherbarkeit
Versorgungssicherheit ist national, regional und
europäisch zu denken!
AUSTRIAN POWER GRID AG 7
Die Energieversorgung der Zukunft
Erneuerbar & Nachhaltig
Prosumer
Smart Meter
Smart Grid
Speicher
EU-Ziele 2030 Flexible
großtechnische
Erzeugung
Power to Gas
e-Mobility e-Highways 2050
Sicher & Günstig
AUSTRIAN POWER GRID AG 2016-09-29 8
Das Stromsystem heute – marktwirtschaftlicher
Kraftwerkseinsatz bestimmt Stromflüsse
Trends
Entwicklung paneuropäischer Markt
Stromhändler Vertrieb / Sales
Internationaler Strommarkt
Gesamtsystembetrachtung
Fundamentaler Systemwandel im
Erzeugungsbereich
AUSTRIAN POWER GRID AG 9
Europäisches Stromnetz
Erzeugung aus Laufkraftwerken YTD
2015/2016
Tagessummen, Werte basierend auf öffentlichen Daten
Sommer 2016: gute
Wasserführung
Sommer 2015: trockener
Sommer
AUSTRIAN POWER GRID AGZunehmende Volatilitäten im System
fordern den Netzbetrieb
~ 800 MW
Rückspeisung
Quelle: http://www.netzburgenland.at/
Insgesamt bereits über 430 abzuwickelnde Fahrpläne pro Tag
(day ahead+intraday)
Flexibilisierung des Gesamtsystems ist für
AUSTRIAN POWER GRID AG
weitere Integration von EE und 11
Systemsicherheit entscheidendMarktsystem für hohen Anteil an
Erneuerbaren gerüstet?
Hohe EE Einspeisung Zeichnet
Niedrige sich in Polen derzeit ab
EE Einspeisung
Drohpotential:
Drohpotenzial: Regionales Deckungsproblem
Regionales Deckungsproblem aufgrund fehlender
aufgrund fehlender Übertragungskapazitäten oder
Übertragungskapazitäten fehlender Kraftwerke
!
!
Für regionale
Lastdeckung und
Engpassmanagement:
Gesicherte, kurzfristig
abrufbare
Kraftwerke notwendig
(Netzstabilität)!
AUSTRIAN POWER GRID AG“Future Base” Preise
Zeitreihe für jedes “Future”-Jahr und Tag des Handels
60
variable costs natural gas / CCPP
55
50
2014
45
2015
2016
40
2017
2018
35 2019
variable costs hard coal 2020
30 2021
variable costs lignite 2022
25
20
AUSTRIAN POWER GRID AG 13Wind in DE ~10GW
Kritische Netzsituation APG
am 7.7.2015
PV in DE ~23GW
• Hoher West-Ost-Lastfluss in
Österreich
• Hohe PV-Erzeugung in DE
• Hohe Importe Ungarn und Süd-
Ost-Europa
• Ausfall des Leitungssystems 221
Tauern – Weißenbach nach
erfolgloser AWE (Baum in der
Leitung)
• Massive N-1 Verletzungen:
• 220kV St. Peter – Hausruck
• 220kV Tauern – Weißenbach
• 380kV Dürnrohr - Wien Südost
• Dürnrohr – Slavetice
• usw.
AUSTRIAN POWER GRID AG 2016-09-29 14Kritische Netzsituation APG
am 7.7.2015
PL
DE
Angefallene EPM Kosten
in AT : ca. 1,7 Mio €
Maßnahmen:
CZ
CZ
• Netzreserve voll ausgeschöpft
(Mellach, Timelkam)
Keine weiteren KW im Osten
kurzfristig verfügbar!
• Voller Abruf der im Osten verfügbaren
Tertiär-Regelreserve (175MW)
Gegensteuerung durch
Sekundärregelung im Westen
• Zusätzlich Not-MRA mit ELES
AUSTRIAN POWER GRID AG
2016-09-29 15Kritische Situation in PL in KW 33 (14.8.2015)
Wind bis zu 16 GW
PL
PV bis zu 19 GW
DE
• Mangelnde Verfügbarkeit von
CZ Erzeugungskapazitäten in
Polen:
• Wartung
• Kühlwasser Mangel
• Hohe Temperaturen führten zu
geringerer Auslastbarkeit der
+ 400 MW Leitungskapazitäten
Massive Lastabschaltung
von Industriekunden in PL
AUSTRIAN POWER GRID AG
notwendig (bis zu 2 GW)
30.10.2015 16Kritische Situation in PL in KW 33 (14.8.2015)
PL
DE
CZ Redispatch Abrufe von APG
in Höhe von bis zu 2900 MW
und 35,7GWh
+ 400 MW
AUSTRIAN POWER GRID AG
30.10.2015 17Weihnachts-Feiertage mit Import-Rekordwerten
am 2.1.2015
Wind in DE
bis zu 27.700 MW
… n-1-Befunde ohne Redispatch
Day-ahead Fahrplan DE AT Day-ahead Reglersaldo APG
bis zu 7.700 MW bis zu 5.600 MW
AUSTRIAN POWER GRID AGWeihnachts-Feiertage mit Import-Rekordwerten
am 2.1.2015
Umfangreicher Redispatch
Wind in DE
erforderlich, allein in AT bis
bis zu 27.700 MW rd. 1.700 MW
… n-1-Befunde ohne Redispatch
AUSTRIAN POWER GRID AGStörung in Salzburg am 20.8.2016
1-polige AWE Ablauf der Störung
Überspannungs- auf 220kV-
Leitung 2 1. Kurzschluss auf 110kV-Leitung Pongau-Golling
auslösungen in der
Mittelspannungs- 2. Schutzauslösung im UW Pongau
ebene 3
3. Zeitgleiche einpolige Kurzunterbrechung (AWE) der
beiden 220kV-Systeme von Salzburg nach Salzach
Kurzschluss
auf 110kV- 4. Schutzauslösung im UW Golling
Leitung 1
5. Überspannungsauslösungen in manchen 10/30kV-
Mittelspannungsknoten Ausfall von Verbrauchern
APG wird zusätzliche Schutzfunktionen
für 220kV-Anbindung implementieren. Die
Überspannungsauslösungen auf der Mittelspannungsebene und somit die
Verbraucherausfälle waren aus Sicht der APG-Experten jedoch nicht Folge der
220kV-Schutzauslösung. Detailliertere Untersuchungen noch im Laufen.
Generell derzeitige Anbindung von Salzburg strukturelle Schwachstelle!
AUSTRIAN POWER GRID AG12.06.2016 Ausfall PST Tauern (Fehlerhafter SF6-Kabelendverschluss in der Schaltanlage des PST) IBN der Anlage: 01.12.2006 AUSTRIAN POWER GRID AG
Aus dem SF6-Gasraum ausgebaute Kabelbuchse AUSTRIAN POWER GRID AG
Kosten für Eingriffe in den Markt aufgrund
fehlender Netzinfrastruktur steigen!
Gesamtdarstellung Quartalsweise
Kosten regionaler Partner APG-Anteil
250
200
150
[Mio. €]
100
50
0
2015: von Sept-Dez. noch aufgetretene
Kosten > 100MEUR
AUSTRIAN POWER GRID AGEntwicklung des Kraftwerkparks in AT [MW] (1) Gemäß TYNDP 2016 Szenarien AUSTRIAN POWER GRID AG 2016-09-29
Entwicklung des Kraftwerkparks in AT [MW] (2)
Gemäß TYNDP 2016 Szenarien
990; 3%
990; 4%
6030; 16%
16172;
10346; 4271; 15% 42%
35%
Vision 2 Vision 4
2030 3880; 2030 4750;
28 GW 14%
38 GW 12%
2000; 7%
3000; 8%
800; 3%
6072; 21%
1200; 3%
6072; 16%
AUSTRIAN POWER GRID AG 25Ausblick 2030: TYNDP 2016 Vision 4
(optimistisches Szenario)
o Energiewende in voller Fahrt
o Massiver RES Ausbau konzentriert an den
Rändern der Region (DE, FR and IT)
- auf Kurs zu den EU 2050 Zielen
o Kernkraft-Ausstieg in Deutschland ist vollzogen
o Rückgang der Atomkraft in FR und CH
Europaweit:
+ 260 GW, Verdreifachung der Windkraft!!
+ 160 GW, Verdreifachung der PV!!
Entspricht der Leistung von
mehr als 1400 Donaukraftwerken
AUSTRIAN POWER GRID AG 26.11.2014 26Transformation des Stromsystems
Fokus auf
Gesamtoptimum
Handel Erzeugung
Übertragung
AUSTRIAN POWER GRID AG 2016-09-29 27Divergierende Entwicklungen -
Zerreißprobe für das System
Fokus auf Herausforderungen für
Gesamtoptimum den Betrieb steigen enorm:
Engpassmanagement,
Intraday-Handelsstop,
! System- und
Versorgungssicherheit
!
CBR, TSC …
Merit Ordereffekt
Betrieb
?
Netzausbau (TYNDP, Masterplan, NEP)
2001 2015 Zukunft
AUSTRIAN POWER GRID AG 2016-09-29 28Stärkste Waffe ist Netzausbau –
Netzentwicklungsplan der APG
• Planungszeitraum: 2017 – 2026
• Insgesamt 36 Projekte
– 32 bereits durch NEP 2011 - 2015 genehmigt
– 4 neue Projekte (NEP 16-1 bis 16-4)
• Der NEP 2016 wird Anfang September 2016 bei ECA
zur Genehmigung eingereicht
Insgesamt 36 Projekte
• Neue Leitungen: rd. 370 km*]
• Upgrade von Leitungen: rd. 390 km*]
• Rd. 35 neue Transformatoren mit einer
Gesamtleistung von ca. 13.000 MVA
• Neubau und Erweiterungen/Verstärkungen
zahlreicher Umspannwerke:
rd. 150 neue Schaltfelder (380/220/110 kV)
*] Trassen-km
…aber Verfahrensdauern verzögern
den Netzausbau drastisch!
Bsp.
AUSTRIAN POWER GRID AG Salzburgleitung 2016-09-29 29Das NOVA-Prinzip (Netzoptimierung vor Ausbau) AUSTRIAN POWER GRID AG 2016-09-29 30
Netzverstärkung/Optimierung „Innovationssektion“ AUSTRIAN POWER GRID AG
Zielsetzung der Innovationssektion
• Optimierung von Freileitungen hinsichtlich Schallemissionen für zukünftige
Projekte
– Erprobung durchmesserverstärkter Seile
– Erprobung hydrophil farbbeschichteter Seile
• Erprobung der adaptierten Mastgeometrie
– Entwicklung, Typprüfung und Erprobung Isoliertraverse
– Anbindung der Isoliertraverse an bestehende Stahlgittermasten
– Erprobung des Montageablauf unter Berücksichtigung von
Instandhaltungsaspekten bzw. Optimierung der Abschaltungen
• Weiterentwicklung Schallmessmethodik
Einbau u. Erprobung der o.g. Komponenten in eine bestehende 380 kV-Ltg.
(380-kV-Leitung Dürnrohr – Kronstorf im Bereich Bezirk Melk)
AUSTRIAN POWER GRID AG 2016-09-29 32Innovationssektion Vergleich vor- und nach dem Umbau AUSTRIAN POWER GRID AG 2016-09-29 33
Innovationssektion Vergleich Bestand - Umbau AUSTRIAN POWER GRID AG 2016-09-29 34
Schalloptimiertes Leiterseil
• Seilbeschichtung mit hydrophiler Farbe
Seil ohne Beschichtung: hydrophile Seilbeschichtung
Wassertröpfchen Teilentladungen/Corona benetzender Wasserfilm leises Seil
• Vergrößerung des Seildurchmessers
ohne mechanische Auswirkungen auf die Masten
AlMgSi-Draht
Kunststoffröhrchen
vergrößerter Seildurchmesser
reduzierte Randfeldstärke
geringere Corona-Geräusche
AUSTRIAN POWER GRID AG 2016-09-29 35Innovationssektion
Auswertung Dauerschallmessung bei Regen
• Dauerschallmessung vor Umbau (2013) im Vergleich zur Messung nach Umbau (2016)
Schallreduktion ist abstandsabhängig (besonders gute Wirkung im
Nahbereich) und regenabhängig (bessere Wirkung bei hoher Regenrate)
Messung 2013
Messung 2016
Abstand zur Leitung in Meter
AUSTRIAN POWER GRID AG typische Regenrate für Schallbewertung: 6 mm/h 36Ergebnisse Dauerschallmessung
Innovationssektion
• Innovationssektion ist nach Umbau leiser als vor dem Umbau
– Effekt der Schallreduktion bei Innovationssektion ist abstandsabhängig
• Im Trassenbereich Reduktion um ca. 6 - 8 dB (bei 6 mm/h Regen)
• In 35 m Abstand: Reduktion ca. 5 – 6 dB
• In 70 m Abstand: Reduktion ca. 2 – 3 dB
AUSTRIAN POWER GRID AG 37Innovationssektion
Detailanalyse Schallpegel bei Regen für 70 m
60 Schallpegel-Änderungen Innovationssektion
Werte für 70 m Abstand bei 6 mm/h Regen
0 Isoliertraversen
2 dickeres Seil
50
6
neues Seil 6 Beschichtung
Dauerschallmessung
2013 Dauerschallmessung
40
Gesamt-Reduktion ca. 2 dB 2016
dB
30
46 altes Seil
44
20
10
0
Bestandsleitung Schallreduzierende Maßnahmen Schalloptimierte neue Leitung
AUSTRIAN POWER GRID AG 38Ergebnisse Innovationssektion
• Komponente Isoliertraverse typgeprüft und erfolgreich eingesetzt
(inkl. Anbindung an bestehende Stahlgittermasten)
– Steht ab sofort als Komponente zur Verfügung
Einsatz bei Sanierungsprojekten, z.B. zur Erhöhung von Bodenabständen
z.B. 80-Grad Upgrade, Seiltausch Hochtemperaturseil, neue Ltg./Mastdesign (Twinni)
Wesentliche technische Grundlage für Upgrade 220 -> 380kV geschaffen
• Durchmesserverstärktes Seil (Kunststofffüllung) entwickelt und erprobt
– Neue Technologie steht zur Verfügung
Einsatz z.B. bei Schallbeschwerden /Bestandsleitungen od. Sanierungsprojekten
• Hydrophile Seilbeschichtung erprobt
– Steht als neue Technologie ab sofort zur Verfügung
gleichzeitige Verbesserung betr. Sichtbarkeit/Landschaftsbild und Schallemissionen
– Einsatz bei Sanierungsprojekten und Netzverstärkungen ( Hochtemperaturseil WB-EH)
AUSTRIAN POWER GRID AG 39Zusammenfassung
Energiepolitische, marktwirtschaftliche und insbesondere auch
umwelt- und klimapolitische Zielstellungen sind gegenwärtig nicht
aufeinander abgestimmt
Netzbelastung stößt an ihre Grenzen: Entwicklungen im
Marktsystem und im physikalischen System müssen gesamthaft
betrachtet werden
Europäisch abgestimmter, innovativer
Netzausbau ist wirkungsvollster Beitrag
zur Flexibilisierung des Gesamtsystems
und Systemsicherheit
40FRONT VIEW
Austrian Power Grid
Wagramer Straße 19, IZD-Tower
1220 Wien
Tel.: +43 (0)50320-161
41
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