Fragen

• Frequenz in Deutschland muss im Normalbetrieb laut En50160 50Hz +- 15 sein (49,5Hz-50,5Hz)

• Gilt für 99,5 % der 10s Intervalle (44 h p.a.)

• 2010 in Deutschland zu keinem Zeitpunkt Abweichungen über +- 0,2 Hz

  —> Seltenes Auftreten von für das Netz “gefährlichen” Frequenzschwankungen -> geringe Relevanz

Langzeitunterbrechungen, heit t interrupt > 3 min

Zeitpunkt, Ursache und Ausmaß der Langzeitunterbrechung

Besonders Meldepflichtig, wenn Sicherheit und Zuverlässigkeit der Elektrizitätsversorgung gefährdet ist (großflächige Ausfälle, erhebliche Störungen, besondere Ereignisse zur Gefährdung der Netzstabilität)

• machen sich im Nullsystem der symmetrischen Komponenten bemerkbar

• In symmetrischen Drehstromsystem addieren sich die Phasen vektoriell immer zu 0

• 3n Harmonische (im gegensatz zum Rest) auch bei 100% symmetrischen Drehverhältnissen im Nullsystem präsent —> weil alle 3 Phasen exakt in Phase liegen

• —>3n Harmonische haben Potenzial Nullsystem zu belasten —> können PQ beeinträchtigen

• Erzeugen kein Drehfeld, sondern zirkulieren zwischen Phase und Neutralleiter

• heben sich nicht auf, sondern summieren sich im Neutralleiter

• —> übermäßige Belastung Neutralleiter, belastung Trafo, resonanzproblem

8,8 Hz —> deutlichste Wahrnehmung

Spannungsüberhöhung aus Schalthandlungen (längere Dauer, kleinere Amplitude) —> energiereicher

Spannungüerhöhung aus atmospährischen Usrpurng ( kürzere Dauer, größere Amplitude)

Spannungsharmonische (periodische Funktionen)

transiente Vorgänge (nicht periodische Funktionen)

STATCOM —> static compensator

im Hochspannungsnetz für Blindleistungsmanagement

im Verteilnetz (D-STATCOM) für Last Symmestrisierung

—> generell Verbesserung der PQ

f sample = 40kHz, immer doppelt so hoch wie f dist

1. wenn Wellenlänge deutlich länger als Leitungslänge: Lambda >> l

2. wenn Pulsdauer deutlich größer als Laufzeit: T Puls >> T Laufzeit

symmetrisch = verzerrungen in allen drei Phasen gleich

—> heben sich gegenseitig auf bei Dreiecks Wicklungsanordnung (DY - D = Dreieck)

• 3n harmonische bilden Nullystem —> macht sich auf Primärseite bemerkbar

• Dreiecksverschaltung lässt kein Nullsystem zu —> Kurzschlussstrom fließt “im Kreis” und wird nicht auf Primärseite übertragen

Unterteilung der Leitung in mehrere Teilstücke —> mehr Knoten, aber PI-ESB gilt wieder für betrachtende Frequenzen

mit nicht steuerbarer Wärmeabgabe:

• Speichernkern mit Heizwiderstand aufheizen

• Wärmeabgabe über Konvektion

• —> Schwach isoliert, keine Wärmeregelung

mit manuell steuerbarer Wärmeabgabe:

• Luftzirkulation in vertikalen Lufschächten

• Durch öffnen und schließen der Schächte wird Luftzirkulation reguliert

mit automatisch gesteuerter Wärmeabgabe:

• Kalte Luft durch Ventilator angesaugt

• Luftstrom in 2 Teilströme aufgeteilt

• 1 wird erhitzt im Speicherkern, 2 direkt richtung Ausgangöffnung geführt

• bypassklappe reguliert die Aussentemperatur und kombiniert die beiden Lufströme

Speicherkern

Wasser hat eine zu niedrige nutzbare Temperaturdifferenz obwohl gute Wärmekapazität

Differenzverfahren = diskretisieren der Wärmegleichung

Bilden der Rekursionsformel und zeitliche Ableitung der diskretisierten funktion und 2. ortsableitung der diskretisierten Funktion

1. Übergang zwischen zwei Materialien: Berücksichtung Wärmeübergangskoeffizient beider Materialien —> einsetzen in Rekursionsformel

2. Übergang Material zur Luft: Rekursionsformel kann nicht genutzt werden, da kein Nachbarelement —> bildung des Nettowärmestrom aus q ein und q aus, sowie Verwendung Grundgleichung Wärmelehre (deltaQ = c*m*deltaT)

Einführung Nachtspeicherheizungen für gleichmäßigen Verbrauch über den Tag

bsi 95 danach Förderung dieser wieder leicht abgenommen

negative RL:

• Leistungsüberschuss: Strom in Form von th Energie in Heizung einspeichern

• steigt bei steigender Außentemp., da weniger SH am Netzt angeschlossen und geladen werden können.

• Speicher schneller voll, da nicht max, Aufladbar um Raum nicht aufzuheizen

positive RL:

• Leistungsmangel: Speicherheizung vom Netz trennen, Speicherheizung entlädt sich

• sinkt bei steigender Außentemp., da weniger Heizleistung am Netz angeschlossen die abgeschaltet werdem kann

• Entladedauer nimmt zu, da benötigte Heizleistung sinkt

Zuluftkomponenten:

• Außenluftklappe

• Zuluftventilator

• Vor und Feinfilter

• Vor und Nacherhitzer

• Kühler

• Schalldämpfer

• Wasser-Luftbefeuchter

Abluftkomponenten:

• Fortluftklappe

• Abluftventilator

• Luftfilter

• Schalldämpfer

mit Hilfe von DGl, in der die CO2 Konzentration als Steuerung und Regelung von Lüftungsanlagen genutzt wird.

—> Am Ende wird dadruch die Änderungsrate d. Schadstoffemissionen bestimmt

• Zuluft: Volumenstrom + Co2 Konzentration

• Abluft: Volumenstrom + Co2 Konzentration

• Fügenluftüng: Volumenstrom + Co2 Konzentration

• Raum mit Personen: Anzahl Personen + Co2 Ausstoß

Schnittpunkt = Betriebspunkt

• Drosselregelung: Durchflusswiderstand durch Drosselklappe oder Schieber —> Hoher Druckverlust

• Bypassregelung: Teil des Volumenstroms strömt über Bypassleitung zur Saugseite zurück —> hoher Energieaufwand, da hohe Laufradleistung nötig

• Laufschaufelregelung: Verstellung der Ventilatorschaufeln —> recht gute Regelung

• Drallregelung: Volumenstromabfall durch Eintrittsleitapparat von Zuluftventilator

• Drezahlregelung: Verändern der Ventilatordrehzahl —> niedriger Energieaufwand —> beste Regelung

postive RL: Abschalten der Lüftungsanlage —> speicher entlädt sich —> CO2 Konzentration steigt

negative RL: Speicher laden/ Anlage anschalten —> Erhöhung des Zuluftstroms

Klimakälte (26%), Indsutriekälte (14%), Haushaltskälte (20%)

Supermarktkälte, Nahrungsmittelkälte, Gewerbekälte, WP, Transportkälte, Kühlhäsuer, Medizin

Bei deltaT = 10K, doppelte Vermehrungsgeschwindigkeit von Keimen

niedrige Temp, um Vemehrung in Grenzen zu halten

positive RL:

• Kühlschranke mit guter Energieeffizienzklasse speicher Kälte bis zu 20 minuten —> kann vom Netz genommen werden

• Wärmekapazität genügt um Temp. Niveau für kurzen Zeitraum zu halten

negative RL:

Überdimensionierung der Kühlschränke

Über Wärmestrahlung und Absportion

Abstrahlungsfähigkeit kann durch Beschichtung mit geringem Emissionsgrad e verbessert werden

Phasenwechselspeichermaterial

Speicher kann mehr Energie aufnehmen/abgeben vor Phasenübergang

• Kältespeicherung über langen Zeitraum

• geringe Temperaturdifferenz zur Umgebumg und wenige Speicherverluste

• Große Energiemenge kann gespeichert werden durch Phasenwechsel

• Nachts oder bei Stromüberschuss kann Eis produziert werden, welches am nächsten Tag langsam als Leistung abgegeben werden kann

Aufgrund des geringen Temperaturunterschieds

• Hohe Wärmekapazität und Dichte (steigert flächenbezogene Wäremspeicherfähigkeit)

• Dämmung außen -> verhindert schnelles auskühlen und Schimmel

• Hohes Volumen durch dickere Wand

• idealerweise einsatz von PCM (steigert Wärmespeicherfähigkeit)

Phase 1:

Raumluft sinkt schnell auf Wandtemp, Da Luft schlehte Wärmekapazität und dichte hat.

Phase 2:

Wandtemp hält Raumlufttemp. Konstant

Phase 3: Kontinuierlicher Abfall der Temp.

10 mal längere Auskühlzeit bei gedämmten Material als bestes ungedämmtes Material

—> Kalksand besonders geeignet

Materialen, bei denen Tempanstieg/-abfall erst möglich ist, wenn Phasenübergang vollständig vollzgen wurde

Bsp: Paraffine oder Salzkugeln

—> Überbrückungszeiten bis zu 3 Tagen

positive RL: Pumpe für bestimmten Zeitraum abschalten

negative RL: geht nicht!

Kraft Wärme Kopplung

Prozess, bei dem gleichzeitig mechanische Energie und nutzbare Wärme gewonnen werden

mech. Arbeit wird idR. direkt in Strom umgewandelt

Stromgeführt:

• Auslegung nach Deckung benötigter Strombedarf

• erzeugte Wärme abhängig von Stromerezeugung —> Wärme = Nebenprodukt

• überschüssige Wärme muss vernichtet werden —> niemals über max. benötigte Wärmemenge dimensionieren

• falls Wärmemenge nicht reicht —> Bereitstellung durch Spitzenkessel

Wärmegeführt:

• Auslegung nach Deckung benötigter Wärmemenge

• Strom = Nebenprodukt

• nicht vom Anlagenverbaucher genutzter Strom wird ins Netz eingespeist

• Wärmespitzenlast durch Spitzenkessel —> nicht auf Wärmehöchstlast auslegen

Verhältnis zwischen th. und el. Leistung im Kraftwerk

= el Leistung / th. Leistung

1 Freheitsgrad: Verhätlnis Strom - Wärmeerzeugung konstant

2 Freiheitsgrade: Verhätlnis Strom- Wärmeerzeugung frei einstellbar

• Gasturbinenprozess

• Dampfturbinenprozess

• GuD

• Gas und Dieselmotoren

• Brennstoffzelle

• Stirlingmotor

Dänemark hat keine individuelle Wärmeversorgung —> Wärmenetze —> viele KWK Anlagen

positive RL:

• bei tiefen Temp. wenig RL über langen Zeitraum

• bei hohen Temp. viel RL über kurzen Zeitraum , da Speicher schnell voll

negative RL.

• bei tiefen Temp. viel RL über kurzen Zeitraum, bis Speicher leer

• bei hohen Temp. wenig RL über langem Zeitraum

Gas Kraftwerke: sehr schnell 0-100% in 30 minuten

Kohle Kraftwerke: bereitschat 25-100% in 60 minuten

Atomkraftwerke schnell 60-100% in 30 Minuten

wenn unter 50% Leistung geht, muss man abschalten —> cold start 2-3 Tage

• von 50% auf 33% reduzieren (Kohle, Gas Öl —> CO2)

• Rest durch EE (keine AKW, kein CCSU)

• keine Unterscheidung zwischen Strom, Wärme und Kraftstoff

• Strom wird zur Erzeugung von Wärme und Kraftstoff verwendet

  
  

Passiv Häsuer:

• überwiegend el. versorgung (WP)

• PV auf dach

• Solarthermie für Warmwasser

• WP auch für Kälte

• Wärmebedarf < 15kWh/m2 a

Sanierungen:

• Sanierungsrate bis 2050 2,3% p.a.

• Reduziert Energiebedarf um 90%

• Fernwärmesysteme um Industrieabwärme zu nutzen (Innenstädte)

EE Erzeugung nach mittlerem Bedarf

Ausgleich Zeit und Ort durch Energiespeicher

Nur Netzausbau, PV Afrika, Wind Atlantik

—> bsp. Italien (7GW importierte Energie)

Spannungseinbruch —> Trennung vom Eu Netz —> Abschalten weiterer Kraftwerke —> Netz bricht zusammen

Netzausbau

Überproduktion

Energiespeicher

• Zufuhr Frischluft/ Sauerstoff

• Beseitigung Schadstoffe

• Einstellung behaglicher Temp und Luffeuchte

• Zufuhr/ Abfuhr Wärme

• Druckerhaltung

• Einhaltung Schallpegel

1000 ppm —> Verbesserung Lüftverhalten, Lüftungsplan erstellen, Außenluftvolumenstrom oder Luftwechsel erhöhen

ab 2000 ppm -> weitgehende maßnahmen erforderlich

Stellglied: Ladung und Entladung bis festgelegtem Grenzwert

steigende Speicherkapazität mit Konzentrationsintervall—> wirkt sich auch auf Entladezeit aus

Frequenzumrichter: Betrieb mit variabler Drehzahl —> weitere Freiheiten der Regelung

• Anzahl Personen

• Größe des Raums

• Ansprücje and Luftqualität

• Nutzzeiten des Raumes

CO2 Konzentration

Kein Vakuum

kein erhöhter Druck

immer gleich viel Luft im Raum

Antriebsleitung der Ventilatoren auf Anforderungen des notwendigen Luftvolumenstroms einstellen

Vorwärtssteuerung

Rückwärtssteuerung

Spreizsteuerung

—> Zur Vermeidung von Lastspitzen

Kompressionskältemaschinen

Adsoprtionskältemaschinen

Thermoelektrische Kältemaschinen

81% Verlust durch Transmissionsstrom

11% Kühlgut

8% Luftwechsel

Je größer das Volumen, desto länger dauert es bis das Kühlgut auftaut

instationäre Wärmegleichung

Erzeugt behagliche Temperaturen in Gebäuden

Zirkulation eines Wärmeträgermediums durch Umwälzpumpen

Keine Speichereinheit

Transportiert erwärmtes Wärmeträgermedium von Heizekksel ind Körper zurück

SSM:

Bisherige Energispeicherung/-Produktion

DSM:

Maßnahmen zur langfristigen Änderung des Energieverbrauchs

DSB: Prozesse zur Flexibilisierung des Stromverbrauchern —> aktiver Ausgleich Stromgenerierung und verbrauch

—> nicht für jeden Industrie zweig

• +Großer Sektor (46%)

• + hohe Anlagenlsistungen —> geringe Realisierungskosten

• - Hohe Auslastungszeiten —> begrenzte Flexibilität

• - nur positive Regelleistung

• - zusätzliche Kosten für abschalten u hochfahren der Anlage

• Intelligente Stromnetze kombinieren Erzeugung, Speicherung und Verbrauch

• Optimale Abstimmung durch zenrale Steuerung —> Ausgleich Leistungsschwankungen

• Transport von Energie und Daten (Smart Edge), da Vernezung durch Informations & Kommunikationstechnologien

  —> Ehöhte Effizienz und Ausbau EE, da schnelleres Eingreifen und Anpassen von erezugungseinheiten und Lasten

  —> Ohne Smart Grid, Eu Ziele nicht umsetzbar

• Jedes Kraftwerk mit Nennleistung >= 100 MW muss Primärregelleistung abgeben können

• mininmale primär RL +- 1MW

• Leistungszahl muss einstellbar sein

• mind. 30s bis 15 min bereitstellen

• 605 MW RL in Deutschland

• Verantwortung und Organisation bei ÜNB

• Regeldifferenz weiter möglich —> Sekundärregeung

• GuD oder Steinkohle

• (pump-)Speicherkraftwerk

• virtuelles Kraftwerk aus Biogasanlagen

• BHKW

• Vernantwortung und Organisation bei ÜNB

• löst sekundär RL ab

• Bereistellung kurzfristiger Stromreserven

• Volle Verfügbarkeit nach 15 Minuten

• Mindesangebot +- 5MW

• Verantwortung und Organisation bei ÜNB

• Sekundär Rl muss nach 5 Minuten 100% bereitgestellt werden

• zur Rückführung auf Nennfrequenz

• Einhaltung Übergabeleistungen/ Austauschleistungen

• Mindestangebot +- 5 MW

• Pumpseicher Kraftwerk

• Flexible Gas Kraftwerke

• Aussicht: BHKW, Biogasamlagen, flexibler Stromverbraucher

• kein Bestandteil Regelenergiemarkt

• Aufgabe bei Verursacher —> Kraftwerkbetreiber

• Ausgleich Prognosefehler, durch fehlerhafte Wettervorhersage oder Lastprognose

• Geregelt durch Day-Ahead-markt

• Volle Verfügbarkeit nach 60min

+Studenten: hohe finanzielle Motivation,zeitlich flexibel

+Singlehaushalte: zeitlich flexibel

+ärmere Bevölkerung: hohe finanzieller Anreiz

- Familie: geregelter Tagesablauf—> wenig Felxibilität

- Senioren: wenig Motivation auf Änderung

- Wohlhabene Bevölkerung: kein finanzieller Anreiz

Es wird mehr Energie benötigt als erzeugt—> Netfrequenz <50Hz

Bedarf >Erzeugung

—> Abschalten von Verbrauchern

—> Zuschalten von Erzeugern

Es wird mehr Energie erzeugt als benötigt —> Netzfrequenz > 50 Hz

Bedarf <Erzeugung

—> Zuschalten Verbraucher

—> Abschalten Erzeuger