Handbuch Netzintegration Erneuerbarer Energien

Netzanschluss, Stromerzeugungsanlagen und Regelung

verfasst von: Boris Valov

Verlag: Springer Fachmedien Wiesbaden

Enthalten in: Springer Professional "Wirtschaft+Technik" , Springer Professional "Technik"

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Über dieses Buch

In diesem Werk werden konventionelle elektrische Netze und moderne dezentrale Stromerzeugungsanlagen mit Nutzung Erneuerbarer Energien als eine Einheit betrachtet.Im Mittelpunkt steht die Integration Erneuerbarer Energien in bestehende und neue elektrische Netze an Land und im Offshore-Bereich. Die vorgeschlagenen Berechnungsverfahren, Gleichungen und Grafiken bilden ein hilfreiches Werkzeug zur Planung des Netzanschlusses dezentraler Erzeugungsanlagen mit unterschiedlichen Generatorsystemen und zur Analyse von deren Auswirkungen auf bestehende Netze mit konventionellen Kraftwerken.

Zum Buch gehört ein Glossar, ein zwölfsprachiges Wörterbuch und ein Anhang mit technischen Charakteristiken relevanter Netzbetriebsmittel.

Für diese Auflage wurden der Text und die Literaturquellen aktualisiert, sowie die Grafiken überarbeitet.

Inhaltsverzeichnis

Frontmatter

Kapitel 1. Ziel und Herausforderungen der Netzintegration

Zusammenfassung

Die modernen Erzeugungsanlagen Erneuerbarer Energien sind bereits anerkannte Stromerzeuger im Elektrizitätsversorgungssystem. Netzintegration Erneuerbarer Energien wird als ein Prozess dargestellt, der einen systemtechnisch korrekten und wirtschaftlich effizienten Anschluss der Erzeugungsanlagen unter Berücksichtigung der Netzanschlussregeln voraussetzt. Dieser Prozess wird erläutert und mit auf die Praxis bezogenen wegweisenden Aufgaben zum Netzanschluss Erneuerbarer Energien verständlich gemacht. Ein umfassender Überblick wird über die Schwerpunkte der Netzintegration von Erzeugungsanlagen Erneuerbarer Energien gegeben.

Boris Valov

Kapitel 2. Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien

Zusammenfassung

Aus erneuerbaren Energieträgern kann elektrische und/oder thermische Energie bereitgestellt werden. Die Verfahren der Elektroenergieerzeugung aus Energien des Windes, der Sonnenstrahlung, des fließenden Gewässers und der Wasserströmungen auf See sind kurz beschrieben. Allgemeine technische Eigenschaften der Windenergieanlagen, PV-Anlagen, Wasserkraftwerke, Biomasse- und Biogasanlagen sowie Stromerzeugungsanlagen aus Energien von Gezeiten, Wellen und Meeresströmungen werden aufgezeigt.

Boris Valov

Kapitel 3. Elektrotechnisches Basiswissen zur Netzintegration der Erzeugungsanlagen

Zusammenfassung

Das Basiswissen bezieht sich auf die theoretischen Grundlagen der Elektrotechnik und relevanten internationalen Standards, Normen, Netzkodizes und Richtlinien. Die mathematischen Gleichungen, Charakteristiken der Netze und Erzeugungsanlagen, Grenzwerte und Richtwerte dieser Regelwerke sind mit Bezug auf die Netzintegration Erneuerbarer Energien dargestellt. Die Grundsteine des Basiswissens: Verbraucherzählpfeilsystem, Kurzschlussleistung, Netzimpedanzwinkel, Leistung, Phasenwinkel und Netzrückwirkungen einer Erzeugungsanlage, „elektrische Entfernung“, Blindleistungskompensation, Blindleistungsbereitstellung, Längs- und Quer-Spannungsänderung am Netzanschlusspunkt werden ausführlich erklärt. Das Kapitel richtet sich an alle Berufstätigen mit und ohne elektrotechnisches Basiswissen, die die theoretischen Grundlagen der Netzintegration dezentraler Erzeugungsanlagen Erneuerbarer Energien zusammengefasst nachlesen möchten.

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Kapitel 4. Elektrische Netze mit dezentralen Erzeugungsanlagen Erneuerbarer Energien

Zusammenfassung

Breiter Einsatz der Erzeugungsanlagen Erneuerbarer Energien bringt viele Änderungen in den elektrischen Netzbetrieb mit sich: bi-direktionale Leistungsflüsse, volatile Leistungsbereitstellung bzw. fluktuierende Spannungen, Elektroenergieverluste, Netzrückwirkungen, Notwendigkeit der lokalen Spannungsregelung, Spannungshaltung, Spannungsstützung und vieles mehr. Die neuen Verfahren zur Spannungsregelung im Verbundnetz mit zahlreichen dezentralen Erzeugungsanlagen werden behandelt. Der Einfluss ihrer volatilen Leistungen auf die Verlustleistung, Elektroenergieverluste und Blindarbeit im ganzen Verbundnetz wird diskutiert. Erzeugung und Übertragung elektrischer Energie auf offener See wird ausführlich beschrieben. Übertragungsnetze mit Seekabeln und Seeplattformen für Offshore-Windparks sowie Netzanschluss der Stromerzeugungsanlagen auf dem Meeresboden sind ebenfalls dargestellt. Einsatz des Gleich- oder Drehstromes in Übertragungsnetzen auf See wird verglichen. Beschreibung der länderspezifischen Netzeigenschaften ist für Export der Erzeugungsanlagen Erneuerbarer Energien von Bedeutung.

Boris Valov

Kapitel 5. Erzeugungsanlagen mit Nutzung erneuerbarer Energien

Zusammenfassung

Generatorsysteme und internationale Klassifikation der Erzeugungseinheiten und Erzeugungsanlagen sind ausführlich dargestellt. Die systemtechnischen Anforderungen der Netzkodizes werden erläutert: frequenzabhängige Wirkleistungsabgabe, Schutzsysteme, statische Spannungshaltung im ungestörten Netzbetrieb, dynamische Spannungsstützung bei Netzfehlern, Sicherstellung der erforderlichen Kurzschlussströme, Inselbetriebsfähigkeit, Blindleistungsbereitstellung. Volatilität der ins Netz eingespeisten Leistungen durch Erzeugungsanlagen wird statistisch analysiert. Die von Leistungsfluktuationen abhängigen Verlustleistungen und Blindarbeit der Erzeugungsanlagen werden beurteilt und Verfahren zur Reduzierung gezeigt. Die Netzrückwirkungen der Erzeugungsanlagen wurden vom Gesichtspunkt der Standardisierung, Messung, Berechnung und Beurteilung betrachtet.

Boris Valov

Kapitel 6. Netzanschluss dezentraler Erzeugungsanlagen

Zusammenfassung

Im Fokus stehen Folgen der Netzintegration erneuerbarer Energien für das bestehende Verbundnetz: Verdrängung der konventionellen leistungsstarken Kraftwerke durch zahlreiche dezentrale Erzeugungsanlagen kleinerer Leistung, bi-direktionaler Leistungsfluss, lokale Wirkleistungseinspeisung und Blindleistungsbereitstellung, neue Kurzschlussstromverteilung, Mangel der Kurzschlussleistung sowie Änderungen der Charakteristiken der Netzpunkte. Lokale Spannungshaltung und Spannungsstützung an Netzanschlusspunkten dezentraler Erzeugungsanlagen stehen in Fokus der mathematischen Analyse und Netzberechnungen. Dafür wurden Gleichungen und Berechnungsverfahren entwickelt, die die Eigenschaften der Erzeugungsanlagen und Netzanschlusspunkte zusammen berücksichtigen. Diese ermöglichen eigenständige Prüfung der Erfüllung von Anforderungen der Netzkodizes zum Netzanschluss der Erzeugungsanlage geplanter Leistung ohne komplizierte Netzberechnungen. Mindestanforderungen an elektrische Charakteristiken des künftigen Netzanschlusspunktes Erneuerbarer Energien werden mathematisch begründet.

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Kapitel 7. Glossar

Zusammenfassung

Die rasant schnelle Entwicklung der erneuerbaren Energien hat das Inkrafttreten neuer Netzkodizes und Regelwerke in Bezug auf deren Netzintegration verursacht, die sich auf neue Fachbegriffe stützen. Im Glossar sind Erläuterungen zu relevanten Begriffen der Netzintegration erneuerbarer Energien aus internationalen Richtlinien, Normen und Standards zusammengestellt.

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Kapitel 8. Zwölfsprachiges Wörterbuch der Stichwörter und Fachbegriffe

Zusammenfassung

Das Wörterbuch beinhaltet 111 Stichwörter und Fachbegriffe zum Thema „Netzintegration erneuerbarer Energien“ in Englisch, Deutsch, Japanisch, Französisch, Griechisch, Nepalesisch, Spanisch, Arabisch, Türkisch, Portugiesisch, Russisch und Chinesisch. Diese umfassen Windenergieanlagen, PV-Anlagen, Wasserkraftwerke, Stromerzeugungsanlagen aus Meeresenergien, elektrische Verteilungsnetze und Elektrizitätsversorgungssysteme mit Gleich- und Drehstrom sowie den Betrieb des elektrischen Netzes. Die Stichwörter und Fachbegriffe wurden aus internationalen Netzkodizes und Regelwerken in Bezug auf Netzintegration erneuerbarer Energien zusammengestellt. Die Übersetzung wurde von Fachexperten in ihrer Muttersprache gemacht.

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Kapitel 9. Anhang

Zusammenfassung

Der Anhang stellt eine Übersicht der technischen Charakteristiken von relevanten Netzbetriebsmitteln aus öffentlichen Quellen unterschiedlicher Länder mit Bezug auf die Netzintegration der Erzeugungsanlagen erneuerbarer Energien dar. Alle Daten gelten ausschließlich als Richtwerte, da nur einige relevante Netzbetriebsmittel in internationalen Standards genormt sind. Die rasante Entwicklung erneuerbarer Energien und strenge Anforderungen der neuen Netzkodizes haben die Herstellung von speziellen elektrischen Netzbetriebsmitteln mit sich gebracht, die derzeit vielfach noch als Testanlagen gelten. Dadurch stellen deren zitierte technische Charakteristiken nur vorläufige Daten dar. Die zusammengefassten Netzbetriebsmittel gelten als Bausteine der Erzeugungsanlagen erneuerbarer Energien und der elektrischen Netze.

Boris Valov

Backmatter

Titel: Handbuch Netzintegration Erneuerbarer Energien
verfasst von: Boris Valov
Verlag: Springer Fachmedien Wiesbaden
Electronic ISBN: 978-3-658-37791-5
Print ISBN: 978-3-658-37790-8
DOI: https://doi.org/10.1007/978-3-658-37791-5