Strom - Lebensnerv der Data Center - GE Digital Energy Powerbuilding 2012 Jürg P. Schwerzmann Business Coaching

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Strom - Lebensnerv der Data Center - GE Digital Energy Powerbuilding 2012 Jürg P. Schwerzmann Business Coaching
GE
      Digital Energy

Strom –
Lebensnerv der Data Center

Powerbuilding 2012
Jürg P. Schwerzmann
Business Coaching

             Die Präsentation stellt ausschliesslich die persönlichen Ansichten des Referenten dar.
Strom - Lebensnerv der Data Center - GE Digital Energy Powerbuilding 2012 Jürg P. Schwerzmann Business Coaching
Die Schlagzeilen werden schärfer

    2010
    Versorgungsprobleme
    Deutsche Stromnetze nah am Kollaps

    2012
    Alarmstufe gelb – Stromnetz überlastet
    Deutschland entgeht Blackout – knapp

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                                             Jürg P. Schwerzmann - 2012
Strom - Lebensnerv der Data Center - GE Digital Energy Powerbuilding 2012 Jürg P. Schwerzmann Business Coaching
Alles im Griff?

Die Welt-online 1. 4. 2012
Stromnetz geht plötzlich auf Alarmstufe "gelb"
Vergangene Woche kam es zu einem brenzligen Vorfall im Stromnetz.
Die Ampel des "Real-time Awareness und Alarm Systems" der Netzbetreiber
schaltete auf "gelb". Nur Notmaßnahmen retteten den Betrieb.

«Unter anderem kam es zu einer Schnellabschaltung von mehreren
  tausend Megawatt konventioneller Kraftwerksleistung.
Zudem wurden in den ostdeutschen Bundesländern Windparks in einer bis
  dahin nie dagewesenen Größenordnung von 2200 Megawatt vom Netz
  getrennt. Das allein entspricht der Leistung von drei Großkraftwerken».

                                                                            GE job title/33
                                                               Jürg P. Schwerzmann - 2012
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Gefahr für die Energiewende

Fast 2000 Kilometer sind geplant, nur rund 200 wurden schon gebaut.
Der Ausbau des deutschen Stromnetzes kommt äußerst schleppend voran.
Bundesnetzagenturchef Homann sorgt sich um die Energiewende und
warnt vor möglichen Stromausfällen.

Außerdem sei es wichtig, die Versorgung von systemrelevanten
Gaskraftwerken zu sichern. Im vergangenen Winter waren ausgerechnet
in der kritischsten Versorgungsphase mehrere solcher Kraftwerke
wegen Gasmangel vom Netz genommen worden.

                                             Spiegel on-line 04.05.2012

                                                                            GE job title/44
                                                               Jürg P. Schwerzmann - 2012
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Ein Blick auf das Datennetz

                              Bild. Ericsson                GE job title/55
                                               Jürg P. Schwerzmann - 2012
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Was kollabiert zuerst?

Pictures: fotosearch.de

                          Stromnetz oder Datennetz?
                                                                   GE job title/66
                                                      Jürg P. Schwerzmann - 2012
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Als das noch Zukunft war

                                        GE job title/77
                           Jürg P. Schwerzmann - 2012
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Schon vorbei?

                Quelle: Gerry Hofstetter

                                                        GE job title/88
                                           Jürg P. Schwerzmann - 2012
Strom - Lebensnerv der Data Center - GE Digital Energy Powerbuilding 2012 Jürg P. Schwerzmann Business Coaching
Wundermittel „Erneuerbare“?

   «Verteilnetze mit
   >15% «unplanbarer»
   Energie werden instabil»

                              “Wind power plays havoc with
                              the system, we need storage
                              for wind to proliferate”
                              (PSEG @ EPRI)
                                                                    GE job title/99
                                                       Jürg P. Schwerzmann - 2012
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Damit muss ein Netzbetreiber leben

                                                 GE job title/10
                                                              10
                                     Jürg P. Schwerzmann - 2012
Erneuerbar - und unplanbar!

                   Dienstag   Donnerstag

                                           > 3‟000 MW

                                               Windparkbetreiber
                                               erhalten eine
                                               Vergütung, wenn
                                               sie ihre Anlagen
                                               Abstellen!

                                                                    GE job title/11
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                                                        Jürg P. Schwerzmann - 2012
Regelenergie - der etwas andere «Stabilitätspakt»

                                         1‟500 MW

                                                          GE job title/12
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Erfolgreich und nachhaltig?

 …. und die hohe Förderung die Verbraucher immer mehr belastet, was zum
    Akzeptanzproblem für die grüne Energiewende werden könnte
 …. an der Strombörse in Leipzig werden oft nur Ramschpreise erzielt, da die
    schwankende Wind- und Sonnenstromproduktion kaum planbar ist.
                                                               Quelle: FOCUS online

Deutschland hat in Europa am meisten Solarpanels installiert

                - wegen der Sonne?
  Geschätzte Kosten für den Steuerzahler bis 2020:

                   €100 Milliarden

                                                                                      GE job title/13
                                                                                                   13
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Systembetrachtungen

Windenergie und Photovoltaik sind stochastische Energie
= mehr Regelenergie, mehr Ausgleichsenergie
Mehr Produktionsanlagen (Wind, PV, etc.) an verbrauchsarmen Standorten
= mehr Übertragungsnetze
Wie ein System mit vielen stochastischen Energien im Detail aussehen soll,
weiss man nicht
= herantasten

                                                                              GE job title/14
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Die Klimaveränderung ist eine Realität

°C
          Abweichung der Jahresmitteltemperatur in der Schweiz von 1900 bis heute
2.5

2.0

1.5

1.0

0.5

0.0

-0.5

-1.0

-1.5

-2.0
       1900

               1910

                      1920

                               1930

                                      1940

                                              1950

                                                     1960

                                                             1970

                                                                    1980

                                                                            1990

                                                                                     2000
                             Jahre über dem Durchschnitt (1900-2007)

                             Jahre unter dem Durchschnitt (1900-2007)

                             20-jähriges gewichtetes Mittel (Gauss Tiefpassfilter)

                                                                                                        GE job title/15
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Wir sind nicht alleine

                         Für wird China erwartet, dass
                         dort bis 2030 solche Mengen von
                         CO2-Emissionen ausgestoßen
                         werden wie in den Vereinigten
                         Staaten und Europa zusammen.

                                                       GE job title/16
                                                                    16
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Energieverbrauch CH

     Jahresverbrauch umgerechnet in einen Tankwagenzug

                                                         2008

                                                         2011

     … und jetzt soll alles ganz anders werden?

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Stabile langfristige Energiepolitik?

                              15. April 2012

                                               Daneben will Leuthard
                                               die Fördermittel für
                                               erneuerbare Energien
                                               von heute rund
                                               200 Millionen Franken
                                               jährlich auf über
                                               800 Millionen Franken
                                               aufstocken

                                                                     GE job title/18
                                                                                  18
                                                         Jürg P. Schwerzmann - 2012
Kein Thema mehr!?

                                              Bild FOCUS Online

Das Problem ist, dass ihr glaubt, genug Zeit zu haben
                                                    Jack Kornfield

                                                           GE job title/19
                                                                        19
                                               Jürg P. Schwerzmann - 2012
CO2-Abscheidung

• Zentral für Kohlekraftwerke und
  Gaskombikraftwerke

• Erste industrielle Pilotanlagen im Bau

• Durchbruch grossindustriell nicht vor
  2020

• Wirkungsgrad der Kohlekraftwerke
  sinkt um ≈ 10%-Punkte

• Die zentrale Frage: Lagerung des CO2

                                                       GE job title/20
                                                                    20
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Konflikt: Abfalllager oder Energiequelle

Quelle: ETH Zürich                  Quelle: S. Signorelli und T. Kohl, GEOWATT AG

            Geeignete Gebiete für                 Geeignete Gebiete für
               CO2-Lagerung                           Geothermie

                                                                                                GE job title/21
                                                                                                             21
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Wir kriegen die Kurve - ab 2015 - sagt der BR

                                                            GE job title/22
                                                                         22
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Kommt es zur «Anbauschlacht» für Energie?

                   10 Terawattstunden an elektrischer Energie
                   sollen in Zukunft jährlich in der Schweiz durch
                   Photovoltaik bereitgestellt werden

                                                                     GE job title/23
                                                                                  23
                                                         Jürg P. Schwerzmann - 2012
Ideen sind da – und der Wille zur Investition?

• Hochspannungsgleichstromnetz
  über dem Höchstspannungsnetz
• Braucht politischen Willen der
  Regionen EU+
• Versorgt 1.1 Mia. Einwohner
• Ziel: 15% Stromversorgung EU
  bis 2050
• Kosten 400 Mia. €

                                                        Quelle: DESERTEC

                                                             GE job title/24
                                                                          24
                                                 Jürg P. Schwerzmann - 2012
Die neuen Allianzen

     • Russische Föderation
     • China
     • Indien
     • Kasachstan
                        Weltvorräte unter Kontrolle
     • Kyrgistan
                        • 20% Erdöl
     • Tajikistan
                        • 47% Erdgas
     • Usbekistan
                        • 40% Kohle
     • Mongolei
                        • 50% Uran
     • Pakistan
     • Afghanistan
                        • 45% der Weltbevölkerung
                                                      OCS
     • Iran                                           Organization for
                                                        Cooperation of
                                                          Shanghai

25                                                                   GE job title/25
                                                                                  25
                                                         Jürg P. Schwerzmann - 2012
Die Stromlücke – gibt‟s die noch?

             Stromproduktionskapazitäten in TWh ohne Neubauten
                Frankreich Jahresbilanz                       Deutschland Jahresbilanz
900                                              900
800                                              800
700                                              700
600                                              600
500                                              500                                                    Bedarf hoch
400                                              400
300                                              300                                                    Bedarf mittel
200                                              200
                                                                                                        Bedarf tief
100          TWh                                 100
0                                                0
      2005                Jahr            2050         2005              Jahr             2050
                                                                                                        neue erneuerbare
                                                                                                        Energien
                   Italien Jahresbilanz                         Österreich Jahresbilanz                 Kern
600                                              120                     -

                                                                                                        Wasser
500                                              100
                                                                                                        Fossil
400                                              80

300                                              60

200                                              40

100                                              20

 0                                                0
      2005                Jahr            2050         2005              Jahr             2050

                                                                                                             GE job title/26
                                                                                                                          26
                                                                                                 Jürg P. Schwerzmann - 2012
«Merkel schmeißt Röttgen aus dem Kabinett»                                           16.5.12

       Deutschland 2010                                       Deutschland 2020
              5% 1%                                                 7% 1% 2%
        8%            21%                                                          20%
                                                          13%
  5%

                                                         6%
 14%

                            20%
   1%                                                                                  27%
                                                              23%
              25%                                                       1%

       Kernkraft                  Steinkohle                         Braunkohle
       Öl                         Erdgas                             Wasserkraft
                                                                                          Quelle: Eurelectric,
       Wind                       Sonstige Erneuerbare               Andere                             2008

         Wenn Deutschland bis 2023 aus der Kernenergie aussteigt,
       erhöht sich der Anteil der fossilen Kraftwerke von 59% auf 70%!

                                                                                               GE job title/27
                                                                                                            27
                                                                                   Jürg P. Schwerzmann - 2012
Das klassische Kernenergieland

              Frankreich 2010                                               Frankreich 2020
                  1%
                1% 1%                                                         4% 2% 1%
        13%
                                                                     12%

   6%
   1%                                                               8%
   5%
                                                                    3%

                                                                                                 70%
                                 72%

 Kernkraft    Steinkohle   Braunkohle   Öl   Erdgas   Wasserkraft    Wind    Sonstige Erneuerbare     Andere
                                                                                                  Quelle: Eurelectric,
                                                                                                                2008

                    Der EPR 1600 soll weiter gebaut werden
                                                             François Hollande
                                                                                                        GE job title/28
                                                                                                                     28
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Das klassische Stromimportland

             Italien 2010                                           Italien 2020
               6% 2%                                                      1%
                                                                    8%
         2%                 15%                                                        15%
                                                               3%

  17%                              6%                                                          4%
                                                         15%

                                  52%                                                        54%

        Kernkraft                       Steinkohle                       Braunkohle
        Öl                              Erdgas                           Wasserkraft
        Wind                            Sonstige Erneuerbare             Andere
                                                                                                    Quelle: Eurelectric,
                                                                                                                  2008

 Kein Land hat heute noch so viele «CO2-Kraftwerke» wie Italien.

                                                                                                         GE job title/29
                                                                                                                      29
                                                                                             Jürg P. Schwerzmann - 2012
(vermutliches/mögliches) Szenario 2020

• «Rolling Blackouts» sind in Europa eine regelmässige Erscheinung
• Die Versorger schieben die Probleme «nach den Zähler»
• Die Bandbreite für Energiekontrakte ist sehr eng
• Die Kosten für Spitzenstrom haben sich vervielfacht
• Subventionen versiegen – Windkraft- und Solarruinen
  verschandeln die Landschaft
• Kongruenz erneuerbare Energien ist zwingend:
  - Zeit der Produktion kompatibel mit Zeit der Nutzung

        EDF bittet Schweizer Partner zur Kasse
                                             Finanz & Wirtschaft, 2. 2. 2011

                                                                                     GE job title/30
                                                                                                  30
                                                                         Jürg P. Schwerzmann - 2012
Die Hoffnungsträger

    Smart Grid und Smart Metering

                                                                   Quelle: EU SmartGrids

          „Energy storage key to manage grids“
                                MIT / b-TEC, Barcelona 2006

                                                                          GE job title/31
                                                                                       31
                                                              Jürg P. Schwerzmann - 2012
Woran gearbeitet wird

                „Unpredictable“
               Renewable Energy

                                            Bridge the Gap
                      99.9%                                          99.99999%                            „Adaptive“
                 (8 hours/yr downtime)                           (1 second/yr downtime)                      PQS

 Challenge                                     Black
                                                UPS is                                            „Classic“
Grid Balance                                     Box
                                               the hub                                          UPS & Battery
 Peak Load                                   “Power
                                              in power                                           Application
                    Utility Power            Quality
                                                quality        „„Digital World„„                            Local
                                             System”                                                       Energy
                  Deregulation, Shortage,
                                                             Depending on availability and
                   Limited Infrastructure
                                                             reliability of electrical energy              Storage
                              =
                    Unreliable & Cost up                                                                   System

                Grid balancing
                   reserves

                                                                                                                       GE job title/32
                                                                                                                                    32
                                                                                                           Jürg P. Schwerzmann - 2012
Mission critical – Spitzenlastenergie

                            Natrium-Nickelchlorid   Nickel-Metall-Hybrid   Nickel-Cadmium
      Bleibatterie                                                                               Lithium-Ionen
                               (Zebra-Batterie)            (NiMH)               (NiCd)

    Kurzzeitspeicher/                                                                           Kurzzeitspeicher/
                               Kurzzeitspeicher       Kurzzeitspeicher     Kurzzeitspeicher
    Energiespeicher                                                                             Energiespeicher

  kleine Anlagen im kW -
          Bereich               1 kW - 2 MW            1 kW - 2 MW          1 kW - 2 MW          1 kW - 10 MW
bis hin zu 17MW in Berlin

    100 - 200 €/ kWh
                                 500 €/kWh            400 - 500 €/ kWh     400 -500 €/ kWh         800 €/ kWh
    (250 - 460 €/ kW)

                                                                                              Quelle: M+W GROUP

                                                                                                            GE job title/33
                                                                                                                         33
                                                                                                Jürg P. Schwerzmann - 2012
Mission critical – Regelenergie

    Pumpspeicher-         Druckluftspeicher-       Narium-Schwefel        Vanadium Redox-Flow
      kraftwerk               kraftwerk                 (NaS)                    (VRB)

    Energiespeicher        Energiespeicher          Energiespeicher           Energiespeicher

    20 MW - 2 GW             10 - 100 MW             1 MW - 50 MW        1MW - 100 MW (skalierbar)

   Bereitstellung von      Bereitstellung von
    Regellesitung           Regellesitung
                                                       Fluktuation              Fluktuation
                                                  Erneuerbare Energien     Erneuerbare Energien
  Ausgleich von Tages- Ausgleich von Tages- und
   und Spitzenlasten        Spitzenlasten
                                                                           ca. 600 €/ kWh (bei 6h
   600 - 3.000 €/kW        600 - 1.000 €/kW         ca. 600 €/ kWh
                                                                            Energiespeicher -->
    (10 - 40 €/kWh)          (300 €/kWh)              (Info NGK)
                                                                              Prudent Energy)
                                                                             Quelle: M+W GROUP

                                                                                                     GE job title/34
                                                                                                                  34
                                                                                         Jürg P. Schwerzmann - 2012
Energiespeicher im Überblick

                                                                           Li Ion Cell
                             Silver-Zinc                                   $270 / kWh
                           $550 / kWh                     Li Ion battery
                                                         $850-5000 / kWh
                                               Nickel-Zinc
                                               $250 / kWh
            Nickel Metal Hydride
              $600 / kWh                                           Sodium-Nickel Chloride
                                                                   (Zebra Battery System)
                                                                     $700 / kWh
                                   Nickel-Cadmium
                                      $400 / kWh

       Lead Acid
      $150 / kWh

            Supercaps ($2000 / kWh)

                                                                                                     Quelle: EPRI

                                                                                                     GE job title/35
                                                                                                                  35
                                                                                         Jürg P. Schwerzmann - 2012
Der ideale Energiespeicher

• Hohe Leistungsdichte (kW/kWh/L/kg)
• Einfache Installation, minimale Umwelteinflüsse
• Modularität / Applikations-Flexibilität:   KW - MW
• Systemkosten pro KWh “verfügbar”:          < 100 €
• Kurze Ladezeit                             < 30 Minuten
• Flexible Entladungszeiten                  > 8 Std
• Hohe Zyklen Fähigkeit                      > 10’000 Zyklen
• Hohe Lebenserwartung                       > 10 Jahre

     “EPRI claimed that energy storage was one of top three
   interests conveyed to them by the utilities, the others were
               CO2 capture and asset utilization”
                                                          EPRI Workshop 2006

                                                                                      GE job title/36
                                                                                                   36
                                                                          Jürg P. Schwerzmann - 2012
Auf dem Weg zur Lösung?

                                      Nickel-      Nickel-    Cobalt    LFP               Nano
                         Lead-Acid
                                     Cadmium        MH       Graphite Graphite           Green™
 Cycle Life                400          500         500       >500         1,200        15,000+*
 Battery Life (Yrs)          1           2            2         2                3           15+
 Safety                    Good        Good        Good       Poor         Good             High
 Environmental             Poor         Fail        Fair      Good         Good             High
 Low Temp Charge           Poor        Poor         Poor       Fail             Fail        High

 High Temp Charge          Poor        Poor         Poor     Average Average                High

 Charge Time               8 Hrs      1.5 Hrs       4 Hrs    2-4 Hrs      .5-1 Hrs
Kommt die LiPEC?

                     Lithium produzierende Länder
                     In % Weltproduktion
                     Chile                  41
                     Argentinien            24,4
                     China                  12,7
                     USA                    12,2
14. September 1960   Total                  90,3

       Zwischen Ländern gibt es keine Freundschaft,
       aber gelegentlich gemeinsame Interessen
                                    Tito Tettamanti, Financier
                                                                     GE job title/38
                                                                                  38
                                                         Jürg P. Schwerzmann - 2012
Was wir heute haben

                „Unpredictable“
               Renewable Energy

                                            Bridge the Gap
                      99.9%                                          99.99999%                            „Adaptive“
                 (8 hours/yr downtime)                           (1 second/yr downtime)                      PQS

 Challenge                                     Black
                                                UPS is                                            „Classic“
Grid Balance                                     Box
                                               the hub                                          UPS & Battery
 Peak Load                                   “Power
                                              in power                                           Application
                    Utility Power            Quality
                                                quality        „„Digital World„„                            Local
                                             System”                                                       Energy
                  Deregulation, Shortage,
                                                             Depending on availability and
                   Limited Infrastructure
                                                             reliability of electrical energy              Storage
                              =
                    Unreliable & Cost up                                                                   System

                Grid balancing
                   reserves

                                                                                                                       GE job title/39
                                                                                                                                    39
                                                                                                           Jürg P. Schwerzmann - 2012
Leistungskriterien einer USV

   Qualität der Ausgangsleistung   “Sauberer” Eingang

        Wirkungsgrad                     GenSet-
                                        freundlich

                                                           GE job title/40
                                                                        40
                                               Jürg P. Schwerzmann - 2012
Qualität der Ausgangsleistung

                     Multi-Betriebsart-USV mit hochentwickelten Regelungsalgorithmen

sluggish                           Applikation “Imaging”
                               GE SG-Series kann auf 1/2 bis 1/3
                          einer USV mit PWM dimensioniert werden.
  stiff

           *Six Sigma Projekt GE Healthcare (CT): Reduktion von 70% Ersatzteile 75% Zeitaufwand, ROI 1,6 Jahre
                                                                                                           GE job title/41
                                                                                                                        41
                                                                                               Jürg P. Schwerzmann - 2012
USV Wirkungsgrad – jeder kocht mit Wasser!

                                                            Bypass
                                                ~ / ~
Verluste infolge
AC/DC DC/AC Umwandlung
(Halbleiter, Trafos, Drosseln, etc.)                                    Last
                                        ~ / =              = / ~
                                         GR                 WR

                                                        Batterie

Einfluss des USV Wirkungsgrades          GR (AC-DC) Verluste         1.7% - 3.0%
                                         WR (DC-AC) Verluste         2.0% - 3.5%
 Betriebskosten (Energie/Kühlkosten)
                                         Lüftung, Regelung etc.      0.7 %- 1.0%
 Installationskosten (Kühlsysteme)      TOTAL Verluste:             4.4% - 7.5%

 Beispiel (Energiekosten): 1 MVA Last +1% Wirkungsgrad Erhöhung heisst:
                     13’000 CHF / Jahr (CH: 1kWh=0.15CHF)

                                                                                   GE job title/42
                                                                                                42
                                                                       Jürg P. Schwerzmann - 2012
Möglichkeiten zur Wirkungsgrad Optimierung

-Reduzierung der Verluste durch verbesserte Technologie
 AC/DC DC/AC Umwandlung (Halbleiter, Tafos, Drosseln etc.)

-Änderung der Betriebsart auf Hocheffizienzbetrieb,
 durch Umgehung von GR und WR

                       Bypass
                                       Beispiel: GE eBoost
          ~/~
                                       • Lastversorgung via Statischen Bypass
                                       • Extrem schnellen Umschaltung von
                                         Bypass auf Doppelwandlerbetrieb innert
    ~/=          =/~            Last     (typisch) 2ms
     GR            WR

                Batterie

    Multi-Betriebsart-USV mit neuen Regelungsalgorithmen

                                                                                       GE job title/43
                                                                                                    43
                                                                           Jürg P. Schwerzmann - 2012
Kreative Verbesserung des Wirkungsgrades

Verteilerschrank   3-poliger                                 UPS
                   Schalter
                                                                          automatischer
                                                                             Bypass

                                  Gleichrichter          Wechselrichter
                                                   +
                      x
                      x                                _
                      x                                                                         L1-L2-L3

                                                  Batterie
             N                                                                                     N

             PE                                                                                   PE

          Klare Definition wie der         Mittels «adaptiver» Software kann der
          Wirkungsgrad gemessen wird:      Energieverbrauch während der
          Batterie muss getrennt sein!     Messung ggf. gesteuert werden

                                                                                                  GE job title/44
                                                                                                               44
                                                                                      Jürg P. Schwerzmann - 2012
European Code of Conduct (CoC)

                                                               Draft for
                                                                2011-
                                                               2012

     CODE of CONDUCT on Energy Efficiency and Quality of
     AC Uninterruptible Power Systems (UPS)

                                                                       GE job title/45
                                                                                    45
                                                           Jürg P. Schwerzmann - 2012
GE Hocheffizienz Betriebsart: eBoostTM

• Erweitert ein Doppelwandler USV System in ein multi-Betriebsart-USV System.
• Garantiert ultraschnelle Umschaltzeiten zwischen WR und Bypass, typisch 2ms
• Verfügt über einen Bypass-Eingangsfilter
                                                         Ausgangspannung
                                       Bypass
                       ~/~

            ~/=               =/~               Output
           Rectifier           Inverter                             WR Strom
                             Battery

                Bis zu 99% Wirkungsgrad im eBoost Betrieb
                                                                                   GE job title/46
                                                                                                46
                                                                       Jürg P. Schwerzmann - 2012
eBoost™ Fehler Erkennung

Konstante Überwachung der Sinuswelle am Ausgang

                                                +/-50VSpannungstoleranznce
Umschaltung auf WR infolge:
 Unter/Überspannung RMS
 Frequenz ausserhalb der Toleranz
 Verzerrung der Wellenform
 (Fehler Erkennung)
                                       Fehler erkannt

Umschaltung auf Bypass Betrieb
sobald die Bypass Spannung wieder        Umschaltung auf WR eingeleitet
innerhalb der Toleranzen liegt          nach typisch 500 Mikrosendunden

                                                                       GE job title/47
                                                                                    47
                                                           Jürg P. Schwerzmann - 2012
eBoost ™ vs ITI/CBEMA Kurve

                                                              • ITI CBEMA Kurve – Definiert
                                                                Spannungs Störfestigkeit von IT
                                  Verbotene Zone                Geräten in Bezug auf
                                                                Spannungstoleranz vs. Zeit
Spannung

                                                              • Verbotene Zone– Vorfälle in dieser
               Unterbruchsfreie                                 Ueberspannungszone können
                Funktionszone                                   Schäden an IT Geräten verursachen

                                                              • Schadenfreie Zone – Vorfälle in
                                                                dieser Unterspannungszone können
                                                                IT Geräte abschalten jedoch ohne
                                   Schadenfreie Zone            Schadenfolge

                                                              • Ride Through – Spannungslos
                                                                (keine Versorgung) bis zu 20 ms ist
                                                                erlaubt gem. ITI CBEMA) Kurve
                                                       Zeit
    ITI/CBEMA Grenzen             eBoost Grenzen       USV Doppelwandler Grenzen

                                                                                               GE job title/48
                                                                                                            48
                                                                                   Jürg P. Schwerzmann - 2012
Voraussetzungen für den USV Hocheffizienzbetrieb

• Einsatz unter sachdienlichen Konditionen
  (genügende Qualität der Netzversorgung, keine Risikofaktoren, etc.)

• Verstehen, welche Spannungsqualität bei Hocheffizienzbetrieb
  eingehalten wird

• Kennen der dynamischen Spannungstoleranzen /Eigenschaften der
  angeschlossenen Verbraucher ( z.B. IT Anlagen: ITI/CBEMA Kurve)

• Wissen, wie sich die USV beim Einsatz im Hocheffizienzbetrieb verhält
   (verhindern von Batterieentladungen, verhindern von exzessivem Hin und
   Herschalten von Schützen/Schaltern, etc.)

                 Es bleibt ein Kompromiss zwischen
                Qualität, Sicherheit und Wirkungsgrad
                                                                             GE job title/49
                                                                                          49
                                                                 Jürg P. Schwerzmann - 2012
Die Herausforderung: Grün und Sicher

Mission critical:
Redundanz ist ein Muss!

     Redundanz bedeutet, das ein Teilelement ausfallen kann,
         das System aber immer noch funktionsfähig ist

                                                                     GE job title/50
                                                                                  50
                                                         Jürg P. Schwerzmann - 2012
Modulare USV – wie viel macht Sinn?

 20 kVA Red.                    100 kVA Red.                220 kVA Red.
 40 kVA Leistung                120 kVA Leistung            240 kVA Leistung

Die kleinstmögliche Anzahl redundanter Komponenten ergibt die höchste Verfügbarkeit!
    Verfügbarkeit (80 kVA redundant N+1) 2x 80 kVA > 5x 20 kVA

                                                                                   GE job title/51
                                                                                                51
                                                                       Jürg P. Schwerzmann - 2012
Was wir in Zukunft einsetzen werden

                „Unpredictable“
               Renewable Energy

                                            Bridge the Gap
                      99.9%                                          99.99999%                            „Adaptive“
                 (8 hours/yr downtime)                           (1 second/yr downtime)                      PQS

 Challenge                                     Black
                                                UPS is                                            „Classic“
Grid Balance                                     Box
                                               the hub                                          UPS & Battery
 Peak Load                                   “Power
                                              in power                                           Application
                    Utility Power            Quality
                                                quality        „„Digital World„„                            Local
                                             System”                                                       Energy
                  Deregulation, Shortage,
                                                             Depending on availability and
                   Limited Infrastructure
                                                             reliability of electrical energy              Storage
                              =
                    Unreliable & Cost up                                                                   System

                Grid balancing
                   reserves

                                                                                                                       GE job title/52
                                                                                                                                    52
                                                                                                           Jürg P. Schwerzmann - 2012
Blick in die Zukunft: Multifunktionales PQS

                    €/kWh-in
                                                   Ziel 1        PQS
                                                 Niedertarif                  €/kWh-out

            NETZ                         GR                 WR                                  LAST
                   Smart Grid                                                 Hochtarif
    €/kWh
                                    Ziel 3                     Ziel 2

                            t

                                                               ESS
                     €/kWh-out = [€/kWh-in-L/RTeff] + [ESS price/(deliverable energy·cycles)]

   Ziel 1:
   Klassischer USV-Nutzen (Qualität und Verfügbarkeit)
   Ziel 2:
   Verhinderung/Reduktion von Spitzenlast (Netzbelastung & Kosten)
   Ziel 3:
   Netzunterstützung - Integration in SMART GRID
                                                                                                               GE job title/53
                                                                                                                            53
                                                                                                   Jürg P. Schwerzmann - 2012
Schlussfolgerungen

• Regulierungswut wird weiter zunehmen
• Der Kampf um Energierohstoffe wird härter
• Die (gegenseitige) Abhängigkeit wird höher
• Die Politik laviert zwischen «Wählerstimmen» und «Logik»

Das heisst:
• Die Projektplanung muss komplexere Szenarien berücksichtigen
• Unabhängigkeit und Flexibilität ist ebenso wichtig wie Verfügbarkeit
• Der Lieferant / Partner muss über umfassende Kompetenzen,
   Produkte, Dienstleistungen und Strukturen verfügen.
• Der Planungshorizont soll dem Projekt angepasst sein

                                                                     GE job title/54
                                                                                  54
                                                         Jürg P. Schwerzmann - 2012
… und noch zu berücksichtigen

 Der IT-Leiter ist hauptverantwortlich:
      Systemverfügbarkeit
      Störungsfreier Betrieb
      Verpflichtet, die Geschäftsleitung auf
        Sicherheitsrisiken hinzuweisen

 Bei Unterlassung der Hinweispflicht kann der IT-Leiter für den
 daraus entstandenen Schaden haftbar gemacht werden.
 (BGB § 611; KonTrag)

                                                                        GE job title/55
                                                                                     55
                                                            Jürg P. Schwerzmann - 2012
Es geht uns alle an

         Transport und Verteilung der
     Ressourcen sind das größte Problem.

                           Weltenergiekongress in Rom

                            Besten Dank!

56                                                                  GE job title/56
                                                                                 56
                                                        Jürg P. Schwerzmann - 2012
GE job title/57
                         57
Jürg P. Schwerzmann - 2012
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