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7th Inter-Parliamentary Meeting on Renewables Berlin, October 5 th + 6 th 2007

7th Inter-Parliamentary Meeting on Renewables Berlin, October 5 th + 6 th 2007 Integration of large scale renewable energy into the grid Ralf BISCHOF Managing Director German Wind Energy Association / Bundesverband WindEnergie (BWE). Example: Wind energy in Germany. Status quo 2006.

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7th Inter-Parliamentary Meeting on Renewables Berlin, October 5 th + 6 th 2007

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Presentation Transcript

  1. 7th Inter-Parliamentary Meeting on Renewables Berlin, October 5th + 6th 2007 Integration of large scale renewable energy into the grid Ralf BISCHOF Managing Director German Wind Energy Association / Bundesverband WindEnergie (BWE)

  2. Example: Wind energy in Germany

  3. Status quo 2006

  4. Wind Energy in Germany – data end 2006

  5. Wind energy in Europe: installed capacity

  6. Target 2020

  7. Target 2020 = 150 TWh/a = 36 TWh/a

  8. VorherWindpark Simonsberg (Schleswig-Hostein) Nachher

  9. Repowering Double capacity [MW] + tripple power [kWh]

  10. target: 55.000 MW until 2020! Are 100% wind power feasible?

  11. Yes! – 2006 in West-Denmark Quelle: DENA

  12. Technology developemt – full load hours

  13. Increase in capacity and efficiency:Development of turbine technology

  14. Verbesserung der Erträge und Verstetigung – Beispiel I • Modellentwicklung eines deutschen Herstellers • Alle Anlagen: • 2.000 kW Nennleistung • 98 m Nabenhöhe • mittlere Windgeschwindigkeit 6,64 m/s (Durchschnitt) • Rotordurch- Prototyp Ertrag Steigerung Volllast- • messer aufgestellt p.a. stunden • 70,4 m 2002 4,31 GWh/a 2.156 h/a • 71,0 m 2003 4,87 GWh/a + 13% 2.434 h/a • 82,0 m 2005 5,82 GWh/a + 35% 2.909 h/a • #

  15. Verbesserung der Erträge und Verstetigung – Beispiel II • Zusätzlich am gleichen Standort mit 138 m Nabenhöhe: • Rotordurch- Prototyp Ertrag Steigerung Volllast- • messer aufgestellt p.a. stunden • 82,0 m 2005 >6,5 GWh/a >+ 50%>3.250 h/a • Nächste Schritt: 90 m Rotordurchmesser?

  16. Die Entwicklung geht weiter …. … 160 m Nabenhöhe in Laasow/Brandenburg

  17. Die Entwicklung geht weiter …. … Nabe einer 6-MW-Anlage mit 114 m Rotordurchmesser

  18. Grid integration issues

  19. General grid and system issues Quelle: DENA

  20. Relation between costs and benefits • Requirements for „low shares“ of wind energy in the system • (WEC capacity < minimum system load) • Requirements for “high shares” of wind energy in the systems • (WEC capacity > minimum system load)

  21. Focus: Requirements for „low shares“ of wind energy in the system • System services can be provided by residual conventional power plants • But some contributions of wind farms are indispensable already now • Reactive power (decentral!) • Congestions management (distribution level) • Low voltage ride through = LVRT • Reaction to disturbances (e.g. under-/overfrequency) • … • Some examples

  22. Simple reactive power requirement: limits for power factor Stand: 31.03.2002 Germanischer Lloyd WindEnergie GmbH

  23. Advanced requirement: reactive power – voltage regulation

  24. LVRT: Grid code requirements for new (and old?) turbines Quelle: DENA

  25. Disturbance 4.11.2006: Overfrequency in North/East-UCTE

  26. Disturbance 4.11.2006: Overfrequency in North/East-UCTE

  27. Disturbance 4.11.2006: Reaction of WECs in E.on grid Quelle: DENA

  28. Grid capacity

  29. Grid integration – current issues in Germany • Production management already applied in some regions – grid expansion needs to happen more speedy • Grid operators are obliged to expand grid • In the meantime: demand for optimised use of grid, consideration of application of underground cable • Example for optimised grid use through overhead-line monitoring: • Depending on ambient temperature and wind speed increase of transmission capacity up to 50 % • Only temperature: 1 % capacity per degree (ambienttemperature / Celsius)

  30. Netzausbau, Netz- und Erzeugungsmanagement Strombelastbarkeit eines Freileitungsseiles mit und ohne Sonneneinstrahlung als Funktion der Umgebungs-temperatur bei erhöhter Windgeschwindig-keit (Queranströmung 1,8 m/s) blau: Einfluß der Umgebungs- temperatur rot: Einfluß der Sonnenein- strahlung

  31. High shares

  32. Lastgang bei zunehmender Windeinspeisung

  33. Lastgang bei zunehmender Windeinspeisung Quelle: DENA

  34. Lastgang bei zunehmender Windeinspeisung Quelle: DENA

  35. Lastgang bei zunehmender Windeinspeisung Quelle: DENA

  36. Ergebnis Mit zunehmenden Anteilen von Windstrom verschwindet der Bedarf an Grundlastkraftwerken Faustformel: 40.000 MW Wind verdrängen 10.000 MW Grundlast Detailuntersuchung: in Dena-Netzstudie

  37. ~ 10 GW Dena-Netzstudie: Residuale Last im Jahr 2015 35,9 GW bzw. 77 TWh/a Wind (13,9% d. Verbrauchs) Stand: 31.03.2002

  38. Lastgang bei zunehmender Windeinspeisung Quelle: DENA

  39. What happens when the wind stops blowing?

  40. Biogas Tagesspeicher

  41. Plug-in-Hybrid

  42. Biogas - Langzeitspeicher In Deutschlandgibt es Erdgasspeicher mit einem Volumen von 32,6 Mrd. Kubikmeter. Das Arbeitsvermögen entspricht über 80 Tagen Speicherkapazität.

  43. Speicherwasserkraft in Skandinavien • Speicherinhalte (100%) • Norwegen 84 TWh • Schweden 34 TWh • Finland 5 TWh • Summe 123 TWh = 3 Monate des deutschen Stromverbrauchs

  44. Speicherwasserkraft im Nordpool Stand: 31.03.2002 Quelle: www.nordpool.no 100% = 123 TWh

  45. Stand: 31.03.2002

  46. Stand: 31.03.2002

  47. Stand: 31.03.2002

  48. Seekabel Kontinent - Skandinavien • Vorhanden • 3 x West-Dänemark – Norwegen (Skagerrak), 1.000 MW • West-Dänemark – Schweden (Konti-Skan), 380 MW • Deutschland - Ost-Dänemark (Kontek), 550 MW • Deutschland – Schweden (Baltic), 450 MW • Polen-Schweden (SwePol), 450 MW

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