Energietechnik und Innovationen für die Klimastrategie

Rückblick: 56. Fachtagung der Österreichischen Gesellschaft für Energietechnik im OVE
18. und 19. Oktober 2018, Wien (AT)

Unter dem Titel «#mission2030» veröffentlichte die österreichische Bundesregierung im Frühjahr 2018 ihre Klima- und Energiestrategie. Wesentliches Ziel ist es, bis 2030 den nationalen Gesamtstromverbrauch zu 100 % (national bilanziell) aus erneuerbaren Energieträgern zu decken. Ausserdem sollen die Treibhausgasemissionen um rund 36 % gegenüber 2005 reduziert werden. Um diese angestrebten Ziele zu erreichen und dadurch die Klimaerwärmung mit ihren negativen ökologischen, ökonomischen und sozialen Auswirkungen einzudämmen, ist eine verstärkte Einbeziehung der elektrischen Energietechnik unumgänglich. Elektrische Energie kann erneuerbar (mit hohen Systemwirkungsgraden) bereitgestellt werden, wodurch ihre Bedeutung neben dem Stromsektor im Verkehrs-, Industrie- und Wärmesektor markant zunehmen wird. Die Bedeutung der elektrischen Energie als universeller «Treibstoff» für alle Sektoren und Bereiche des Lebens wird weiter steigen. Die nachhaltige und CO2-freie Erzeugung, der effiziente Transport und die Speicherung von elektrischer Energie gehören  zu den wichtigsten, zentralen Herausforderungen unserer Gesellschaft. Seit Beginn der Stromversorgung im 19. Jahrhundert sind revolutionäre Innovationen und evolutionäre  Entwicklungen fester Bestandteil der elektrischen Energietechnik. Die Notwendigkeit eines umfassenden Paradigmenwechsels durch die neuen Klima- und Energieziele führt zu einer erhöhten Geschwindigkeit und zur Verschmelzung unterschiedlicher Technologien mit einer zukünftig forcierten Sektorenkopplung.

Innovationen, Tatkraft und systemvernetztes Denken sind in der elektrischen Energietechnik seit jeher Treiber der Entwicklungen. Aktuelle Herausforderungen erfordern dies mehr denn je. Daraus ergeben sich attraktive Aufgaben für die Fachexpert/innen und auch für technische Nachwuchskräfte. Unter diesen Aspekten ist es für die Österreichische Gesellschaft für Energietechnik (OGE) geradezu eine Pflicht, sich in ihrer 56. Fachtagung mit den Innovationen in der elektrischen Energietechnik, die zur Umsetzung der Klimastrategie beitragen, zu beschäftigen. Hochrangige in- und ausländische Vertreter/innen aus Politik, Wissenschaft, Forschung, Industrie, Stromerzeugung und -verteilung setzten sich in ihren Beiträgen aus unterschiedlichsten Blickwinkeln damit auseinander und warfen beim Branchentreffen der Energietechniker einen Blick in die Zukunft.

Keynotes

Das Österreichische Bundesministerium zeigte die nationale Einbettung in die EU-Energiestrategie auf und wies auf die Wichtigkeit von Kapazitätsmechanismen, smarte Nachfragesteuerung und Sektorkopplung für die Winterspeicherung hin (Hydrogen Storage als momentan einzige quantitative Technologielösung) . Das Erneuerbare Ausbaugesetz in Österreich regelt die Zielvorgaben (ehem. ÖSG-2012), u.a. mit einem 100 000-Dächer-Förderprogramm sowie von der Speicherförderung bis hin zur Kopplung ans Erdgasnetz.

Östereichs Energie (Verband der österreichischen Elektrizitätswerke) quantifiziert den Zubaubedarf an Erneuerbaren, also z.B. dass nicht nur einmal 100 000 Dächer, sondern jedes Jahr bis 2030 jährlich 200 000 Dächer mit PV zu bestücken sind. Technologiespezifische faire Anreizmodelle und eine zu finanzierende Umsetzung werden als zentral dargestellt. Neben einer Forschungsmilliarde brauche es auch eine Energiestrategiemilliarde für die tatsächliche Umsetzung – Anreize und strategische Allianzen seien zielführender als Lieferantenverpflichtungen, wurde ausgeführt.

APG wies auf eine Energielücke 2017 von 25 TWh und den entsprechenden Importbedarf hin bei einem Anteil neuer erneuerbarer Energien aus Österreich von 10% . Im heissen Sommer wurden bis 6 GW Importspitzen erreicht. Lieferbarkeitsgrenzen und physikalische Transportkapazitätsgrenzen wurden bereits deutlich spürbar: Engpassmanagement-Kosten stiegen innert weniger Jahre von M€ 20 auf gegen 130 M€. Das Fehlen von Netzinfrastruktur kostet den AT-Stromkunden somit aktuell monatlich 10 M€! Die 2030 Zielsetzung kreiert massive Dynamik-Herausforderungen (Überdeckung bis 179 GW und Winterlücke erfordern massiv mehr Speicherzubau).

Lösungsweg:
1.    NEE-Zubau Wind/PV
2.    Netzkapazität
3.    Neue Technologien

Der Fachverband Elektro/Elektronikindustrie unterstrich die Wichtigkeit der Unterstützung der österreichischen Mission 2030 bei der Bevölkerung und sinnierte dabei über Arbeitsplätze und Nachwuchsförderung. Dies zeigt auch, dass der aktuelle Förderanteil von 1 % rund (50 M€) für die Mission 2030 noch deutlich ansteigen muss.

Der VDE analysierte den Umbau von fossiler zu erneuerbaren Energie im Kontext sich ändernder Lasten, z.B. Zuwachs e-Mobilität, und erkennt, dass die Politik mit rund 30 divergierenden Zielen ein anspruchsvolles Ambitionsfeld aufbaut, das quantitativ noch um Faktoren unter einem technisch funktionierenden Zielsystem liegt. Smart Marktes können den Infrastrukturschonenden Handel mit Flexibilität stark zielführend lenken. Ab 2040 kann gemäss der technisch-ökonomischen Simulation, die auch Big Data einbezieht (also z.B. georeferenzierte Ladekapazitätsforecasts für Elektroautos), auch Power2gas einen ökonomisch passenden Beitrag leisten. Ebenso müssen Smart-Grid-Knoten generisch funktional werden, damit Schutz und Steuerung über SW laufend entlang neuer Bedürfnisse konfiguriert werden können (die Firma Venius aus Frankfurt entwickelt hierzu eine Cloud basierte Netzregelung).

Im Podium wurde die Finanzierung der Mission 2030 reflektiert. Man sinnierte über die Umkehrbarkeit von Gas2Power vs einer wohl sinnvolleren saisonalen Gasspeicherung. Power2gas wird erst nach einer Übergangsphase zentral. Insbesondere muss aber auch die Bevölkerung mitmachen, um z.B. 200 000 Dächer/Jahr mit PV auszurüsten. Die Energiewende in Deutschland hat den Strompreis seit 2002 für die Industrie verdoppelt und für private verdreifacht. Trotzdem stehen 70 – 80 % der Bevölkerung hinter der Energiewende. Sobald es jedoch Übertragungsleitungen braucht, verändert sich das sofort Bild spürbar. In Österreich bewerten 60 % der Bevölkerung  das Thema Energie als sehr wichtig.
 

Die Tagung im Newsticker:

Session 1, Donnerstag Nachmittag

  • Statnett Oslo berichtet über die seit einem Jahr betriebene Digital-Substation 330 kV. Die Sekundärtechnik wird digital teurer, aber die zusätzlichen Möglichkeiten korrigieren das Gesamtbild. Die interdisziplinäre Zusammenarbeit und Ausbildung des Personals zur neuen Technologie waren zentral für den Projekterfolg. Der Platzbedarf für Schutz- und Steuerschränke hat sich dabei gedrittelt und lässt sich wohl künftig weiter reduzieren. Die Zeitsynchronisation der digitalen Komponenten wird zentral.
  • ABB zeigt auf, wie Utility-Scale-Batteriespeicher im MW-Bereich die Netzdynamik im Primärregelbereich (Sekunden bis 15 Minuten) aufnehmen können.
  • Vertreter der TU Wien demonstrierten die Vorteile des Planetenmotors als sehr leistungsstarker kompakter Fahrzeugsantrieb für die e-Mobilität und zeigten die Messwerte des intelligent geregelten Prototypen. Die Elektromobilität benötigt etwa 15 % mehr Strom, Methan/Wasserstoffantriebe durch den ca 50 % Wirkungsgrad etwa 40 % mehr.
  • Wels Strom beschreibt die Herausforderung für VN-Betreiber bei steigender e-Mobilität. Aktuell gibt es in Österreich rund 18 000 e-Fahrzeuge, inkl. Plug-In Hybrid total 23 000 Fahrzeuge. Um etwa 2023–2025 wird ein Fahrzeuganteil von 5 % erwartet.
  • Haushalts-Lastprofile mit Peaks, bisher unter 5 kW, steigen je nach Ladeleistungen (3/11/22 kW) plötzlich auf ein Vielfaches (bis 25 kW Peak). Das Ladeverhalten kann und muss mit Tarifsteuerung netzschonend gesteuert werden. Geringe Ladeleistungen schonen volkswirtschaftlich Infrastrukturkosten (netzfreundliches Laden, VDE AR-N 4100). Ab 3.68 kVA sollte dreiphasig (symmetrisch) geladen werden (AC muss der cos φ > 0.95 bleiben nach DIN). Superchargerstationen entlang typischer Langstrecken als quasi «Industrie-Anschlüsse» können das sanfte Konzept Laden@home sehr gut ergänzen.
  • Die TU Graz schliesst den Tag ab mit einem Tutorial zu den EU-Network-Codes der ENTSO-E mit «Gesetzescharakter» zur Vermittlung von aktuellem Basiswissen (Demand Connection Code, HVDC, System Operation, RfG Requirements for Generation, Electricity Balancing etc). RfG treten im April 2019 in Kraft und greifen ab 0.8 kW, ab 35 MW spricht man von Grossanlagen (Typ C D). Kraftwerke müssen bei kurzen Spannungseinbrüchen bis 150 ms am Netz bleiben (Fault Ride Through).


Session 2 Freitag

  • Drei Preisträger des OGE-Förderpreises stellen ihre Arbeiten vor: Smart Home-Intelligenz, intelligentes Heizen und eine Dissertation zu automatisiertem Engineering.
  • GE Grid Netherlands tastet die Zuhörerschaft ab auf Ihre Einschätzung zur digitalen Zukunft in der Energiewirtschaft.
  • Schneider Electric führt detailliert durch ihre SW-Systemarchitektur für Infrastrukturen und Prozesse für die künftige digitale Netzleitstelle mit integriertem Cyber-Security-Zonenkonzept.
  • Siemens sensibilisiert für ein umfassendes Sicherheitskonzept bei Energieanlagen, welches durch die fortschreitende Vernetzung und Automatisierung unausweichlich ist. Dazu braucht es auch Zertifikate und Identitäten für eine gut strukturierte Zugriffskontrolle, was auch hilft, bereits bestehende Prozesse zu schärfen .
  • Andritz Hydro zeigt, wie Wasserkraftwerke weltweit wirtschaftlich ausgereizt werden müssen und gleichzeitig Umweltauflagen sorgfältig aufnehmen – beides verstärkt die Suche nach Innovationen, wie an Beispielen aus Australien, Laos und Wales aufgezeigt wurde.
  • Das Austrian Institute of Technology zeigt atomisiert auf, wohin die Halbleitertechnologie-Entwicklung gehen kann, während Schaltfrequenzen und Leistungen stetig ansteigen.
  • EPLAN motiviert mit 30-40 % Engineering-Kosteneinsparung für digitales Geräte-Prototyping und zeigt, wie Normen und Anforderungen bei Produktmodulen up to date bleiben – in einer Cloud-Lösung, wo sonst.
  • Pöyry zeigt, dass sich die Netzdynamik vom initialen Auslegungsbereich einer Anlage im Verlaufe der Betriebsdauer wegbewegen kann, sodass periodische Überprüfungen durchaus Handlungsbedarf sichtbar machen können.
  • APG präsentiert ihre Innovationsaktivitäten, unter anderem  Distanzortung bei Fehlern, ein «ABS4TSO» Batteriespeicher für 2,6 M€ und digitalisierte Freileitungen, siehe CIGRE B2 Publikation Nr. 104 von 2018 zum Thema Dynamic (Powerline) Rating.

Salzburg orchestrierte den Schlusspunkt zur #mission2030 mit Gedanken zur künftig digitalen Netzführung.
 

56. OGE-FACHTAGUNG 2018

Die nächste OVE/OGE ETG-Fachtagung findet am Mi/Do 16./17.10. 2019 in Innsbruck statt.

 

Cigre.ch – Mitglied werden (Anmeldeformular, PDF)

Kontakt: cigre@electrosuisse.ch


Photo by Zbynek Burival on Unsplash + Electrosuisse

 

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