Erneuerbare Energie aus Sicht eines Netzbetreibers

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1 Erneuerbare Energie aus Sicht eines Netzbetreibers Stand LEW Verteilnetz GmbH Seite 1

2 Das Stromnetz LEW Verteilnetz GmbH Wesentliche Kennziffern > Hochspannung (110 kv) Freileitung km Umspannanlagen 120 > Mittelspannung (20 kv) Freileitung km Kabel km Ortsnetzstationen > Niederspannung (0,4 kv) Freileitung Kabel km km 380-kV-Leitung 220-kV-Leitung 110-kV-Leitung > Dezentrale Erzeugeranlagen EEG-Anlagen ~ KWK-Anlagen ~ kV-, 220-kV-, 110-kV-Umspannwerke km-angaben als Stromkreislänge gerundet! LEW Verteilnetz GmbH Seite 2

3 EEG-Anlagenboom im Netz der LEW hält an Anzahl der EEG-Einzelanlagen am Netz der LEW Verteilnetz GmbH Anlagenanzahl Jahr LEW Verteilnetz GmbH Seite 3

4 Prognose der installierte Einspeiseleistungen auf Basis des Bayerischen Energiekonzeptes > Die installierte Einspeiseleistung der dez. EEG- Anlagen liegt Ende 2011 bereits bei rund MW > Mit den dez. einspeisenden konventionellen Wasserkraftwerken der BEW und der e.on Wasserkraft liegt die installierte Einspeiseleistung damit bereits heute auf dem Niveau der Netzhöchstlast (~1.950 MW) > Bereits seit 2009 wird in zunehmendem Maße zu bestimmten Zeit in das Übertragungsnetz (380 kv) zurückgespeist > Der Prognose des Bay. Energiekonzeptes folgend wird bis 2021 eine installierte dez. Einspeiseleistung von rund MW erreicht. > Die Zeiten einer Energieüberproduktion und Rückspeisung ins Übertragungsnetz werden damit erheblich zunehmen. Installierte Leistung in MW Installierte dez. Einspeiseleistung Prognose Bayerisches Energiekonzept aktuelle Netzhöchstlast Wasserkraft (nicht EEG) Wind Wasser EEG Photovolatik Biogas / Deponiegas KWK LEW Verteilnetz GmbH Seite 4

5 Spannungsebenen und Versorgungsnetze Quelle Symbole: Internet > In den Generatoren der Großkraftwerke wird die elektrische Energie mit ca kv erzeugt und unmittelbar am Kraftwerk auf 380 kv umgespannt. > Im überregionalen Verbundnetz (Höchstspannungsnetz) wird die elektrische Energie über weite Entfernungen zu den Verbrauchsschwerpunkten übertragen. > Aus dem Höchstspannungsnetz wird über Netzkuppeltransformatoren das regionale Hochspannungs- Verteilernetz der einzelnen EVU gespeist. > Mittellast-Kraftwerke (z. B. Wasserkraftwerke, Windparks) speisen in diese Netze ein. Große Industriebetriebe verfügen aufgrund ihres hohen Leistungsbedarfs teilweise über eigene 110-kV-Anschlüsse > Das Mittelspannungsnetz dient zur regionalen Verteilung in den Regionen. Hier speisen auch größere EEG-Anlagen (z.b. Wind, Biogas, PV-Parks) ein. > Das Niederspannungsnetz dient zur Versorgung der Endkunden (Haushalts- und Gewerbekunden). Hier speisen vor allem die Vielzahl der PV-Anlagen ein. LEW Verteilnetz GmbH Seite 5

6 Aufgabenstellung und Herausforderung für das Verteilnetz Spannungshaltung (Volt): > Das zulässige Spannungsband nach EN von +/- 10 % zur Nennspannung muss eingehalten werden. > Hohe Last führt zum Spannungsabfall, hohe Einspeisung zur Spannungserhöhung. > Durch hohe Einspeisung kommt das Netz zunehmend an die Grenze des oberen Spannungsbandes und muss ausgebaut oder verstärkt werden Netzbelastbarkeit: > Die Betriebsmittel und Leitungen kommen durch hohe dez. Einspeisung zunehmend auch an die thermischen Belastungsgrenzen (Strombelastbarkeit). > Als Folge müssen diese verstärkt oder ausgetauscht werden (z.b. größerer Transformator, größerer Leitungsquerschnitt, zusätzliche Leitungen/Stationen etc.). LEW Verteilnetz GmbH Seite 6

7 Dezentrale Einspeisung im LEW-Netz haben Auswirkungen auf die Netzspannung > Zulässiges Spannungsband nach EN-Norm von +/- 10% beim Endkunden muss eingehalten werden HS UW U-Regler +10% -10% MS U NS HAK Einspeisung P Q Last Einspeisung Länge Last P > Reine Last führt entlang der Leitungen (MS und NS) aufgrund des Leitungswiderstandes zu einem Spannungsabfall (Verluste) > Bei Einspeisung wird die Spannung an der Einspeisestelle angehoben. Bei reiner Einspeisung (keine Last) ergäbe sich damit genau das spiegelverkehrte Bild > Die Spannungsregelung erfolgt in den HS/MS-Umspannwerken nach einer vorher für den jeweiligen Netzbezirk berechneten Kennlinie. > Das Netz ist historisch für den Lastfluss zum Kunden aufgebaut. Durch die massive Zunahme der dezentralen Einspeisung kommt es zunehmend zur Lastflussumkehr, was prinzipiell noch kein Problem darstellt. > Real existiert auf Leitungen mit Einspeisung immer auch eine Last bzw. ein Verbrauch. Damit gibt es sicherlich Zeiten hoher Last und gleichzeitig auch hoher Einspeisung. Für diese Zeiten ergibt sich eine gegenseitige Kompensationswirkung bzgl. der Spannungshaltung. > Die Lastgänge (zeitgleicher Vergleich) von Erzeugung und Verbrauch sind aber, insbesondere bei volatiler Photovoltaikerzeugung (Haupteinspeisung im LEW-Netz), unterschiedlich. > Übersteigt die Einspeisung ein bestimmtes Maß, kann entweder das zulässige Spannungsband nicht mehr eingehalten werden (wesentliche Herausforderung bei LEW) oder die Strombelastbarkeit der Betriebsmittel und Leitungen wird überschritten. LEW Verteilnetz GmbH Seite 7

8 Typischer Lastgang einer Trafostation mit PV-Einspeisung Wochenlastgang einer Trafostation im ländlichen Gebiet der LEW-Verteilnetz GmbH und heute Lastgang 2003 Lastgang heute Leistung in kw LEW Verteilnetz GmbH Seite 8

9 Starker Zubau von dezentralen Einspeiseanlagen im LEW-Netz macht erheblichen Netzausbau notwendig 500,00 400,00 300,00 200,00 100,00 0,00-100, :00 Einspeisung ins Übertragungsnetz - Karfreitag bis Ostermontag 2009 Angaben in MW : : :00 Rückspeisung ins Übertragungsnetz Auswirkung auf Spannungshaltung > Starker Zubau an dez. Einspeiseanlagen im Nieder- und Mittelspannungsnetz hat massive Auswirkungen auf das LEW- Stromnetz: Wachsender Aufwand für Bearbeitung und Netzberechnung zum Anschluss der Anlagen Wachsender Aufwand für Netzverstärkungs- und Netzausbaumaßnahmen > Die Auswirkungen der dez. Einspeisung wirken im LEW-Netz derzeit massiv im NS- und MS-Netz > In zunehmenden Maße wird auch der Austausch von HS/MS- Transformatoren und der Bau von neuen Umspannwerken erforderlich > Diese neuen Umspannwerke gilt es in das Hoch- und Mittelspannungsnetz einzubinden. > Im HS-Bestands-Netz sind bedingt durch die Vermaschung und die flächige Verteilung der Einspeisung aktuell keine Engpässe zu erwarten > Bei LEW werden bereits >20 % des Investitionsvolumens zum EEG-Netzausbau aufgewendet LEW Verteilnetz GmbH Seite 9

10 VIELEN DANK FÜR IHRE AUFMERKSAMKEIT LEW Verteilnetz GmbH Seite 10