Kompetenz in Energie
Leittechnische Entwicklungen für Smart Grids aus Beratersicht BTC Network Forum Bremen, 8. November 2012 Klaus-Dieter Henke
Unternehmenspräsentation
Kurzportrait
Geschäftsführung
Dr. Rolf Rosenberger
Gründungsjahr
1974
Eigenkapital*
1.486 T€
Mitarbeiter*
56
Umsatz*
6,9 Mio. €
Gesellschafter
RWTÜV GmbH in Essen
Standorte
Hamburg und Düsseldorf
*Stand 2011 CONSULECTRA Unternehmensberatung GmbH
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Die operativen Beteiligungen der RWTÜV-Gruppe
Eckdaten 2011 Umsatz ~147 Mio. € Mitarbeiter ~ 1.129
Versicherungsservices
Energie & Umwelt
Telekommunikation
(At Equity) RWTÜV GrundstücksVerwaltungs GmbH
Enviro
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Ver- und Entsorgungsunternehmen
Berater für
Stadtwerke Regionalversorger und Übertragungsnetzbetreiber Erzeugungs- und Vertriebsgesellschaften Bahnstromversorgung Chemische Industrie Anlagenbauer im Kraftwerksbereich
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Beratungsfelder
CONSULECTRA berät bei der Optimierung von Geschäftsprozessen, in strategischen und organisatorischen Fragen sowie bei Personal- und Vergütungsthemen
bietet im Bereich der IT-Beratung Konzepterstellung, Systemauswahl und
Realisierung von kommerziellen und technischen Systemanwendungen an
plant und berechnet Umspann- und Schaltanlagen bis in die Höchst-
spannungsebene von 500 kV sowie Freileitungstrassen und Kabelanlagen aller Spannungsebenen
erarbeitet Lösungen für einen wirtschaftlichen und zuverlässigen Betrieb von Versorgungsnetzen im gesamten Spektrum vom Assetmanagement bis zur Überwachung und Steuerung in Netzleitstellen
unterstützt Kraftwerksbetreiber und -hersteller bei Planung, Bau, Betrieb und Instandhaltung von Kraftwerksanlagen
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Wir über uns
Unsere Stärke für Sie Wir beraten interdisziplinär über traditionelle Bereichsgrenzen hinweg, herstellerunabhängig und frei von Lieferinteressen
Als Full-Service-Unternehmensberatung decken wir alle Felder des Consulting ab
Wir bringen ausgewiesene Experten an einen Tisch, die auf breites
betriebliches Know-how und zahlreiche Projekterfahrungen zurückgreifen
Unser Ziel ist die erfolgreiche Umsetzung der konzipierten Lösungen, der Kundennutzen besitzt für uns absolute Priorität
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Beratungsfelder
Unsere Beratungsfelder
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Agenda Ist-Zustand und Zukunftsperspektiven im Netzbetrieb Smart Grid - eine Definition Konsequenzen für die Leittechnik Führung von Niederspannungsnetzen Zusammenfassung
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Ist-Zustand und Zukunftsperspektiven Netzbetrieb
Netz- und Spannungsebenen
gerichteter Energiefluss
Höchstspannungsübertragungsnetze
Hoch- und Mittelspannungsverteilnetze
Niederspannungsverteilnetze CONSULECTRA Unternehmensberatung GmbH
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Ist-Zustand und Zukunftsperspektiven Netzbetrieb
Veränderungen in den Netz- und Spannungsebenen Höchstspannungsübertragungsnetze
wechselnder Energiefluss Hoch- und Mittelspannungsverteilnetze
Niederspannungsverteilnetze CONSULECTRA Unternehmensberatung GmbH
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Ist-Zustand und Zukunftsperspektiven Netzbetrieb
Einspeisung eines Windparks über 1 Monat installierte Leistung erzeugte Energie
Quelle: H. Schwarz, R. Bitsch, W. Fichtner: Netzintegration Erneuerbarer Energien in Brandenburg CONSULECTRA Unternehmensberatung GmbH
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Ist-Zustand und Zukunftsperspektiven Netzbetrieb
Einspeiseleistung
Maximale Einspeisung einer PV-Anlage
Tage sze it Winterzeit Jan
Winterzeit Feb
Winterzeit Mrz
Sommerzeit Apr
Sommerzeit Mai
Sommerzeit Jun
Sommerzeit Jul
Sommerzeit Aug
Sommerzeit Sep
Sommerzeit Okt
Winterzeit Nov
Winterzeit Dez
Quelle: http://www.enbw.com/content/de/netznutzer/stromverteilnetz/netznutzung/lastprofile/index.jsp CONSULECTRA Unternehmensberatung GmbH
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Ist-Zustand und Zukunftsperspektiven Netzbetrieb
Ausbau Erneuerbarer Energien Netzintegration hauptsächlich in den Verteilnetzen Bruttostromerzeugung aus Erneuerbaren Energien in TWh Quellen: Ist-Zahlen bis 2010: BMU, Zeitreihen zur Entwicklung Erneuerbarer Energien, Juli 2011 Prognosen bis 2030: ewi/gws/prognos, Energieszenarien 2011 für BMWi, Juli 2011 andere Erneuerbare Biomasse Geothermie Photovoltaik
Wind Onshore Wasserkraft
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2010: 103 TWh
Wind Offshore
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Ist-Zustand und Zukunftsperspektiven Netzbetrieb
EEG-Kennzahlen von Mecklenburg-Vorpommern gemäß EEG-Abrechnung des ÜNB für 2010 Einspeisung in GWh und Prozent
installierte Leistung in MW und Prozent
275,3 7%
130,7 6%
3.742,2 93%
Verteilnetzebene
1.921,7 94%
Übertragungsnetzebene
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Verteilnetzebene
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Übertragungsnetzebene
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Ist-Zustand und Zukunftsperspektiven Netzbetrieb
Veränderungen im Erzeugerpark Ausbau der regenerativen Energien ist politisch bzw. subventionsgetrieben und hat nichts mehr mit der Bedarfsverteilung zu tun
Ausgleich Erzeugung und Bedarf
räumlich
Netzausbau Planung
zeitlich Steuerung von Einspeisern Regelleistung
optimale Auslastung
Demand Side Management Speicher CONSULECTRA Unternehmensberatung GmbH
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Smart Grids
Die Energieversorgung wird smart Smart Grid Smart Home
Smart City Smart Meter Quelle: Bernhard Fenn, Thorsten Fiedler, Dieter Metz, Hochschule Darmstadt, Beiträge aus Forschung und Entwicklung, Ausgabe 24, Februar 2010 CONSULECTRA Unternehmensberatung GmbH
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Smart Grids
Definition Smart Grids sind Stromnetze, welche durch ein
abgestimmtes Management mittels zeitnaher und bidirektionaler Kommunikation zwischen Netzkomponenten Erzeugern Speichern und Verbrauchern einen energie- und kosteneffizienten Systembetrieb für zukünftige Anforderungen unterstützen. 1)
Besonderheiten Netzeinspeisungen und Netzlasten sind nicht exakt prognostizierund bestimmbar Hohes Datenaufkommen und komplexe Kommunikationsstrukturen müssen beherrschbar sein
Mini oder Micro Grids als leistungsautonome Teilnetze Realität: "Smart Grids sehe ich noch nicht. Unser Ansatz ist es im Moment, Kupfer zu vergraben!" ZfK 07/2011 1)
Alfred Einfalt, ADRES Concept, Microgrids in Österreich
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Smart Grids
Passen Wunsch und Realität noch zusammen? Smart Grids
integrative Betrachtung
aktuelles Marktmodell
Erzeugung
Handel
Vertrieb
Energieeffizienz
entflochtene Strukturen
Umweltverträglichkeit
Wettbewerb und Kostentransparenz
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Netz
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Konsequenzen Leittechnik
Infrastruktur Ausbau der Fernwirkverbindungen Einspeiser Netzstationen kombinierte Nutzung verschiedener Übertragungsverfahren kabelgeführt Cu / LWL DSL Power Line (PLC / BPL) Funk GPRS / UMTS / LTE WLAN Satellit TETRA Richtfunk CONSULECTRA Unternehmensberatung GmbH
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Konsequenzen Leittechnik
Funktionalität Höhere Entscheidungs- und Optimierungsfunktionen (HEO) in der Mittelspannung State Estimation Online-Lastfluss Ausfallsimulation Lastflussoptimierung (OPF) korrektives Schalten Einspeise- und Lastprognosen zur vorausschauenden Planung Einspeisemanagement Steuerung von Einspeisern Dokumentation automatisierte Funktionen zur Fehlerorteingrenzung (Erd-/Kurzschlüsse) Führung von Informationen aus dem NS-Netz Überwachung von Sensorinformationen Transformator-Monitoring Freileitungsmonitoring CONSULECTRA Unternehmensberatung GmbH
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Konsequenzen Leittechnik
Systemkonfiguration Zentrale Leittechnik Anstieg des Informationsvolumens (Datenmodell, Archive) erhöhter Datenpflegeaufwand verstärkte Nutzung von Schnittstellen zu anderen IT-Systemen Metering GIS
IT-Sicherheit!
ERP Aufbau dezentraler Strukturen für die Automatisierungstechnik regelbarer Ortsnetztransformator weitergehende Automatisierung abgegrenzter Netzgebiete Kommunikation dezentraler Komponenten untereinander (Protokollnormierung)
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Konsequenzen Leittechnik
Ausrüstungsmerkmale intelligenter Ortsnetzstationen Ortsnetzregeltransformator oder leistungselektronischer Spannungsregler Bereitstellung und Betrieb erforderlicher Fernwirk-, Fernüberwachungsund Kommunikationsschnittstellen zum Netzbetreiber, zu Netzkunden, zu Lieferanten/Händlern, zu Dienstleistern usw.
dezentrale Fernüberwachung und Fernsteuerung bzw. Regelung von
ausgewählten Erzeugungs-, Speicher- und Verbrauchsanlagen im unterlagerten Niederspannungsnetz (Energie- oder Lastmanagement und Dienstleistungen des Lieferanten/Händlers)
fernsteuerbare Schaltgeräte (Reduzierung Versorgungsunterbrechung)
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Konsequenzen Leittechnik
IT-Sicherheit
Rohrnetze IEC 61970 61850 Gebäude- und Heimautomation
?
Quelle: IEC Smart Grid Standardization Roadmap, Juni 2010 CONSULECTRA Unternehmensberatung GmbH
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Führung von NS-Netzen
Vorteile Zentralisierung der für die Betriebsführung notwendigen Informationen Im Schaltablauf greifen MS- und NS-Schaltungen ineinander,
bisher endet die zentrale Betriebsführung am Ortsnetztransformator
Einige wesentliche Informationen aus dem NS-Netz (Messwerte usw.) sind
unter dem Aspekt von verstärkten dezentralen Einspeisungen bzw. Lasten (Elektromobilität) wichtig und können entsprechend visualisiert werden
Über abgesetzte Arbeitsplätze und Intranet kann auf die Informationen zugegriffen werden (IT-Sicherheit beachten)
Unterstützung der Störungsbearbeitung Frage nach Alternativen sei gestattet: Muss es immer die Übernahme von Massendaten in das Leitsystem sein? Oder reicht ein komfortabler Zugriff auf das GIS?
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Führung von NS-Netzen
Datenmanagement Integration ist eine Voraussetzung für die Führung von Niederspannungsoder Niederdrucknetzen in Leitsystemen
Schnittstelle für den Export der Netzdaten in SAP oder GIS heute schon vorhanden, z. B. für Netzberechnungen
Eingabe der Netzdaten über Datenaufbereitung unrealistisch, Datenübernahme notwendig
Vergrößerung des Datenmodells um den Faktor 10 und mehr
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Führung von NS-Netzen
Funktionalität Pflege des dynamischen Schaltzustandes (Nachführungen) einfaches Handling von Provisorien notwendig Topologiefunktionen Darstellung nur im Geoplan Unterstützung zur schnellen Navigation Die Integration der NS-Netze ist leittechnisch möglich, aber ist sie besonders bei großen Netzen wirtschaftlich auch vertretbar? Die Entwicklung zu Smart Grids wird stärker dezentrale Automatisierungsansätze erfordern
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Zusammenfassung
Schlussbemerkungen Die Energiewende führt zu starken Veränderungen im Betrieb vor allem elektrischer Netze. Der enorme Zubau von dezentralen EEG-Einspeisern trifft vor allem die Verteilungsnetze.
Neben den neuen Herausforderungen zur Sicherstellung der Netzstabilität gelten nach wie vor die Mechanismen der Anreizregulierung mit ihrem Druck zur Wirtschaftlichkeit in der Netzführung.
Die Entwicklung zu realen Smart Grids vollzieht sich in einer Kombination aus Netzausbau und dem Einsatz von IKT.
Der Verarbeitungsumfang von Prozessinformationen wird deutlich größer, allerdings
werden aufgrund der Tendenz zur dezentralen Automatisierung nicht alle Informationen zentral geführt.
Neue Anforderungen in der Netzleittechnik ergeben sich besonders aus den Aufgaben zum
Einspeisemanagement sowie auch der Nutzung von speziellen SCADA- und HEO-Funktionen in den unteren Spannungsebenen.
Veränderte Softwarearchitekturen werden zu einer stärkeren Modularisierung von Funktionsbausteinen führen.
Die Integration der Niederspannungsnetze in Netzleitsysteme bringt Vorteile, ist aber sehr aufwendig. Ein direkter Zugriff auf ein modernes GIS kann eine sinnvolle Alternative sein.
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Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Klaus-Dieter Henke CO NSU LECTRA Unternehmensberatung GmbH Weidestraße 122 a 22083 Hamburg Tel.: Fax: E-Mail:
+49 40 27899-213 +49 40 27899-211
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