Energieversorgung: Sicherheit, Umstände, Training und Zukunft?€¦ · 19 36 101 65,6 1.833 1.783 3.846 2.154 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 0 20 40 60 80 100 120

Energieversorgung: Sicherheit, Umstände,

Training und Zukunft?

GridLab GmbH

Europäisches Trainings- und Forschungszentrum für

Systemsicherheit der Elektrizitätsnetze

Beitrag VDE

Referent : Dr. Bernd Benser

?

„Die letzte Stimme, die

man hört, bevor die

Welt explodiert, wird

die Stimme eines

Experten sein, der

sagt: Das ist technisch

unmöglich!“

Sir Peter Ustinov

2 2 Referent : Dr. Bernd Benser

Alles im Lot?

531/532; 343/344 südlich von

Magdeburg

Ltg. 531/532 nordwestl. Jessen

Ltg. 367/368 bei Bad

Tennstedt Ltg. 559/560 bei Bad Liebenwerda

Ltg. 535/536 bei Halberstadt

Sturmfront „Kyrill“ am 18. Januar 2007 Ausfall von 5 Doppelleitungen in der 50Hertz-Regelzone!

Quelle: 50Hertz

Deutscher Bundestag;

Drucksache 17/5672

Deutscher Bundestag;

Drucksache 17/5672

7

Partner im Elektrischen System

Verbrauch 50HzT

Verbrauch 8 VNB1)

Verbrauch 141 WVNB2)

Sonst. Netzbetreiber

7 ÜNB

6 WP

12 KW

ca. 1.200 WP

Konv. Erzeuger

ca. 200 WP

Konv. Erzeuger

Verteilungsnetze

Übertragungsnetz

Weiterverteilungsnetze

Übertragungsnetz-

betreiber

Windparks

Konvent. Kraftwerke

Σ über 1.500

Kraft-Wärme-Kopplung

Industrie-Kraftwerke

1) Verteilnetzbetreiber 2) z. B. Stadtwerke

Elektrizitäts-verbundsystem

IT-Technik (Informationsflut,

Komplexität, Abhängigkeit)

Angriffe (Kriminalität,

Terrorismus) EnSiG Naturereignisse

(Sturm, Feuer, Flut, Dürre)

Menschl. Versagen (Bedienungs- und Planungsfehler,

Qualifikationsdefizite)

Verschleiß/Neubau (Defizite Instandhaltung,

Minimierung Kerngeschäft) GG/HGB

Überlastungen (keine ausreichende

Übertragungskapazitätsreserven) SoS-RL der EU

Pandemie

Sicherheits- und Kooperationsstruktur (Cluster) EnWG/EU-RL

Elektrizitätsverbundsystem – Bedrohungs-

Szenarien- Aktivitäten (Auswahl)

8

Quelle: 50Hertz

9

Bedingungs- Wirkungsmatrix

Ausfall von

Gas Telekommu

nikation Wasser Strom Verkehr Summe

Gas x 2 2 3 2 9

Telekomm. 2 x 2 2 3 9

Wasser 1 1 x 1 1 4

Strom 3 3 3 x 3 12

Verkehr 1 1 1 1 x 5

Summe 7 7 8 7 8

x = kein Einfluss; 1= geringer Einfluss; 2= mittelbarer Einfluss; 3 = unmittelbarer starker Einfluss

Annahmen : großflächiger mehrtägiger Ausfall einer kritischen Infrastruktur

Auf

Stärkster Einfluss

Was bedeutet die Energiewende

für die Systemsicherheit? (1)

Ohne Eingriffe der ÜNB ist das Elektrizitätsversorgungssystem nicht

funktionsfähig

Neue Prozesse und Werkzeuge sind erforderlich um auch komplexe

Systembilanzprobleme zu erkennen und Maßnahmen zu deren Lösung zu

entwickeln

Dringender Bedarf zur Verbesserung der Informationsgrundlagen der ÜNB

über die zu erwartende Last- und Einspeisesituation besteht >>

Energieinformationsnetz

Bewusstsein für das erhöhte Risiko schaffen, denn schneller Wandel

bedeutet höhere Risiken!

Versorgungssicherheit ist bisher in Deutschland so hoch wie

nirgendwo sonst. Hohe Versorgungsqualität ist auch ein Eckpfeiler für

den Wirtschaftsstandort Deutschland.

Energiewende bedeutet eine enorm schnelle Transformation

des gewachsenen Energiesystems.

Treiber ist eine veränderte Versorgungsstruktur mit hoher und

stetig steigender Volatilität der erneuerbaren Energien.

Das System wird immer länger bzw. öfter am Limit gefahren.

Die Gefahr von Blackouts erhöht sich damit automatisch.

Was bedeutet die Energiewende

für die Systemsicherheit? (2)

Rapide steigende Anforderungen

an das Bedienpersonal! Aber nicht nur das!

11

19

36

101

65,6

1.8331.783

3.846

2.154

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

4500

0

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40

60

80

100

120

2009 2010 2011 2012

Eingreif- und Gefährdungstage bei 50Hz

155175

195

160

213

159

2007 2008 2009 2010 2011 2012

0 3 4 6

45

52

2007 2008 2009 2010 2011 2012

Tage nach § 13.1 EnWG

(z. B. Redispatch)

Tage nach § 13.2 EnWG

(Einsenkung EEG-Anlagen)

Kosten

Kosten in Mio. € Menge in GWh

Menge

*

*

*

*

* Stand 31. Juli 2012, Kosten sind Schätzwerte

0 0 0

8,0

11 4

45

97

0

10

20

30

40

50

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70

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0

1

2

3

4

5

6

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8

9

2009 2010 2011 2012

Kosten in Mio. € Menge in GWh

Menge Kosten

*

12

Quelle 50Hertz

13

Versorgungssicherheit: Anzahl der „Eingreif- und

Gefährdungs-“ Tage mit Maßnahmen gemäß EnWG


175 197 160 213 262

04.01.2013 MSS 14

Anzahl der Tage mit Maßnahmen nach § 13

EnWG 2008 bis 2012

15

+25 GW +30 GW

4,8 GW*

3,6 GW*

3,6 GW*

ca. 50-60 GW neue Erzeugung (bis 2020)

vs.

12 GW neue Transportkapazitäten!

Lastzentren

Erneuerbare Energieerzeugung

Existierende Übertragungsverbindungen

in Nord-Süd Richtung sind an

Starkwindtagen hoch belastet

KRITISCHE

NETZSITUATIONEN

JEDEN 2. TAG!

Transportkapazitäten Nord Süd

Bottleneck


Quelle: 50Hertz Transmission & TenneT GmbH Prognosen für 2020

*Kapazitäten der Leitungen siehe Bundestag Drucksache 16/10491, Begründung zum EnLAG

16

System-

sicherheit

Ein

flu

ss

fak

tore

n Ein

flus

sfa

kto

ren

Rasante EE-

Entwicklung

KKW-Moratorium

Auseinanderdriften

der Bilanzkreise

Automatische

Lastabschaltung

Instandhaltungs-

aktivitäten

Mangelnde Datenverfügbarkeit

Schwankungen der

Frequenz (inkl. 50,2 Hz-

Problematik PV)

Schleppender

Netzausbau

Systemsicherheit: Einflussfaktoren


Quelle: 50Hertz

Frequenzschwankungen (50,2 Hz-Problematik)

Frequenzschwankungen am 13./14.12.2011: Frequenz bei 50,16 Hz!

• Große Teile der PV-Anlagen

schalten bei 50,2 Hz

automatisch ab

• Hohe Volatilität führt zu

immer höheren Frequenz-

Schwankungen.

• An mehreren Tagen schon

nahe an 50,2 Hz.

Problematik ist zwar gesetzlich erkannt

(Systemstabilitätsverordnung am 27.06.12 in Kraft getreten),

aber bis zur finalen Umsetzung existiert jedoch ein deutlich

höheres Risiko 17

Zukünftige Herausforderungen:

18

hohe Mengen EEG (126 GW bis 2022)

Zunahme der Systembeteiligten (Millionen Einspeiser)

PV-Gradienten bis zu 18 GW/h

Wind-Gradienten bis zu 10 GW/h

Gleichzeitigkeit von Wind und PV

Zeitkritische Entscheidungs- und Handlungs-

optionen des Operativpersonales

Synchronisation der Prozesse Standard

Zertifizierung national/international

Beteiligte am Elektrizitätsversorgungssystem

der Regelzone 50HzT

7 ÜNB

6 Windparks

12 konvent. KW

3 Stahlwerke

8 VNB

~ 1.200

Windparks

div. KWK u. IKW

141 WVNB

~ 200

Windparks

div. KWK u. IKW

sonstige NB

über 1.500 „Systemakteure“

Karte Heiliges Römisches Reich

deutscher Nation zu Zeiten des

dreißigjährigen Krieges

Wie hoch ist die Wahrscheinlichkeit, das Energieversorgungssystem in Deutschland

zu vereinheitlichen und/oder zu standardisieren und/oder zu zertifizieren?

Karte Heiliges Römisches Reich

deutscher Nation 1776

Markt vs. Energiepolitischer Kleinstaaterei


Synchronisation der Beteiligten

Länderministerien und untergeordnete Landesbehörden (Landesämter für Kat.schutz)

inkl. Feuerwehren und Polizeien

Bundesministerien und untergeordnete Bundesbehörden (z.B. BNetzA)

Bundeswehr bis zu KVK-Ebene

THW und andere Hilfsorganisationen

EVU‘s aller Ebenen

Forderungen:

Gleicher Zeichenvorrat

Gleiche Wissenstände – Best Practice ??

Schaffung gemeinsamer Lage- und Informationszentren für kritische Infrastrukturen –

GeLLi

Gleiche Prozesse und Definitionen

Gleiche Anforderungen

Gleiche ÜBUNGEN (siehe LüKex)

Regelmäßige Übungen unter Realitätsaspekten (totaler Kommunikationsausfall)

21

Entstehung

2008: 50Hertz Transmission (50Hertz) und die BTU Cottbus (BTU) starteten die

Zusammenarbeit zur Entwicklung eines Trainingszentrums mit dem Systemtrainer,

ein Simulator für die Repräsentation elektrischer Netze

Der Systemtrainer wurde entwickelt, um den Nachwuchs des operativen

Betriebspersonals der 50Hertz zu sichern und die Fähigkeiten des bestehenden

Personals zu verbessern

Dezember 2010: Spin-off; die GridLab GmbH wird gegründet, um Marktakteure zu

gewinnen (cost sharing)

Betrieb wurde personell ab März/April 2011 aufgenommen

22 22 Referent : Dr. Bernd Benser

Shareholder-Struktur

100%

100%

60%

40%

100%

Ta

x g

rou

p

Ge

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n

reg

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tio

n

23 Referent : Dr. Bernd Benser

eli

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rou

p

Neu: Mobiles Kompaktsystem für die Vorort-Visualisierung beim Kunden

24

Mit „Virtueller Regelzone“

380 kV und 110 kV;

Für 2 Anlagen bis zur 10

kV Ebene NACHGEBILDET

und somit auch für VNB

UND Stadtwerke

interessant!!

Akkreditierung benötigt Standards Definition des Begriffs Standard:

Nach Duden: „Synonyme zu Standard“ Bewertungsmaßstab, [feste]

Regel, Grundsatz, Maßstab, Norm, Prinzip, Richtlinie, Richtschnur, Wertmesser;

Grad, Höhe, Niveau, Qualitätsniveau, Rang, Stand, Stufe;

(bildungssprachlich) Level; Quelle www.duden.de

Etymologische Betrachtung: Von Standarte (Fahne); meint Orientierungspunkt

der Parteien in (kriegerischen) Auseinandersetzungen von der Antike bis in die

Neuzeit

Indikator

Standard

Normierte Standards B

etr

ieb

serl

aub

nis

de

s U

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rne

hm

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s

Pro

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ifiz

ieru

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Pe

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ne

nze

rtif

izie

run

g Akkreditierung

Tech

nik

zert

ifiz

ieru

ng

BNetzA ?

GridLab GridLab TÜV,

VDE u.a. Deutsche Akkreditierungsstelle


t -2 Simulation und Analyse Durchführung von Simulationen zum

Netzausbau, von Netz-Grenzbelastungen in

Gegenwart und Zukunft Unterstützung der politischen Kommunikation

Erstellung von Analysen (anhand Realdaten), Beratung als Dienstleistung

t -4 Recrutingsupport SeasonsUniversity für

Studierende zur Erlangung

fachpraktischer

Fähigkeiten und

Erfahrungen

Kontakt- und

Rekrutierungs-

unterstützung für die

Netzbetreiber

t -3 Diagnostic Diagnostik zur

Bestimmung der

psychologischen, ggfls.

medizinischen und

fachlichen Eignung

zukünftiger Mitarbeiter und

von Bestands-personal Schichttauglichkeit

t +1 after BlackOut Training Störbetrieb

Training Teil – und Totalausfall

Training BlackOut

Training Netzwiederaufbau

t ±0 daily business

Trainings Stressbetrieb

Re-Dispatch

Integration Erneuerbarer Energien

Anatomie von Krisen

t -1 normal business Training Normalbetrieb

Inter-TSO-, -DSO,

Grundschaltberechtigungen

Dezentrale Einspeisung

Netz- u. Systemführung

Leistungen von t +1 bis t -4

Referent : Dr. Bernd Benser 26

27

Der Netzsimulator hat den

einzigartigen Vorteil, kritische

Netzsituationen unter

Realbedingungen Regelzonen

übergreifend zu simulieren, zu

testen und zu trainieren.

Die hier angewandte

Benutzeroberflächen wurden

Schaltwarten nachempfunden

und weiterentwickelt, um

Realsituationen detailgetreu

nachzustellen.

GridLab Netzsimulator


2 Systeme

PSI BTC

28

Status quo: Windfront Ende Januar 2013

29

Status quo: PV-Einspeisung am 5. Juni 2013

30

Überblick Systemdienstleistungs- und damit Trainingserfordernisse

Regelleistung

& Gradienten-

bewältigung

Engpass-

management/

Redispatch

Schwarzstart/

Netzwieder-

aufbau

Blindleistung/

Spannungs-

haltung

Kurzschluss-

leistung/

Netzstabilität

eher lokale

Erfordernisse

(kaum “transportabel“)

eher

globales

Erfordernis

Regelzone XY

Turnusmäßige

Sicherheits-

überprüfung

Medizinische &

psychologische

Einstellungs-

untersuchung (z.B.

Farbtauglichkeit

Absolvierung des

Technischen

Assessmentcenters

Turnusmäßige

Medizinisch-

psychologische

Untersuchung

Erstüberprüfung/

Sicherheits-

überprüfung vor

Einstellung

31

Grundschaltberechtigung plus turnusmäßige Wiederholung (alle 4 Jahre); Schaltkommandosprachlehrgang (dt. / engl.) Pflichtseminare (Krisen,

Kommunikation; Lagebeurteilung etc.)

Vorschlag zum Erwerb und Erhalt der

Driving licence

Formalqualifikation: Techniker /Meister / Ingenieur

Der Systemführerscheinerwerb- und erhalt

Netzwiederaufbau mit n- Varianten

Simulation & Training

2 Tage jährlich

Stress-Systembetrieb normal

Simulator-Training

2 Tage alle 2 Jahre

Stress- und Störbetrieb Simulator-Training

2 Tage jährlich

32 32

1. 50Hertz

2. TenneT TSO

3. Amprion

4. TransnetBW

1

2

3

4 3

Hauptquartier in Berlin

Weitere Schritte zur Entwicklung der

notwendigen Trainings- und Simulationslevel

sowie Standards bis 2020


Das Team (Auswahl)

Dozenten

Ulrich

Strasse

Dipl.-Ing.

Uwe

Herrmann

Dipl.-Ing.

Wolfgang

Neldner

Dipl.-Ing.

André

Lehmann

Dipl.-Ing.

Marcel

Schneider

Dipl.-Ing.

System Engineering

33

Management

CBO

Dr. Bernd Benser

Diplom-Betriebswirt

Operations &

Quality

Rico Kullik

Diplom-Kaufmann

CEO

Hans Peter Erbring

Dipl.-Ing.


Dr. Lutz

Pscherer

Dipl.-Ing.

Assistance

Susan Fürll

Technical Head

Dr. Matthias

Müller-Mienack

Dipl.-Ing.

Zertifizierung nach DIN EN ISO 9001

Entwicklung von Standards zur Krisenprävention und –

behebung in der Elektrizitätsversorgungswirtschaft;

Planung, Konzeption, Durchführung von Trainings und

Schulungen der entwickelten Standards.


Ablauf / Tätigkeiten

Mit

arb

eit

Ve

ran

t-

wo

rtlic

h

Dokumente

Dokument neu

erfassen oder

überarbeiten

Start

Fachliche Prüfung

Handelt es sich um

ein neues

Dokument?

Ausgabe

Ende

MA Durch den Ersteller oder

durch den Erfasser des

Dokuments. Der BdoL

bewertet das Dokument

auf seine Gültigkeit

In der Liste der

Dokumente werden die

alten Exemplare

eingezogen und

vernichtet. Eines dieser

Exemplare wird archiviert

Altes Dokument

kennzeichnen (z.B.

Wasserzeichen) und auf

Inhalt prüfen,

handschriftlich ist

ebenfalls möglich

Dokument geht als

Original ins Archiv und als

gesicherte Datei in die

Datensicherung

Revisionsstand des

überarbeiteten

Dokumentes erhöhen

Wenn der Inhalt einer

Einarbeitung bedarf, wird

gem. PA "Schulung intern"

(6.2.0) verfahren

Muss aufgrund des

Inhaltes eine Schulung

erfolgen?

alte Dokumente

vernichten

Datei in laufenden

Sicherungsbe-

stand aufnehmen

Ja

nein

Nein

Ausgabe des neuen

Dokuments an alle

Mitarbeiter, um eine

optimale Verteilung von

notwendigen

Informationen zu erzielen

Datei wird in die

Datensicherung

aufgenommen (FB

"Datensicherung" (4.2.4)

Stempelung "alt"

Ablage Archiv /

Datensicherung

PA "Schulung

intern"ja

BodL

4.2.3 PA „Lenkung von Dokumenten“

BodL

BodL

BodL

BodL

BodL

BodL

BodL

MA

MA

MA

MA

MA

MA

Revisionsstand

erhöhen (+1)

Ja

Fachliche und

inhaltliche Prüfung in

Ordnung?

Ablauf

Hilfsmittel

Überarbeitung

Wenn die Inhalte nicht

ausreichen, wird das

Dokument überarbeitet

Neues Dokument

FB "Liste der Dokumente"

(4.2.2)

Altes Dokument

Überarbeitetes Dokument

Die fachliche Prüfung

beinhaltet auch die

Machbarkeit

Neues Dokument

Neues Dokument, PA

"Schulung intern" (6.2.0)

Neues Dokument

Neues DokumentBodLMA

Altes Dokument

Nein

Prozesseigner:

Prozessbeginn:

Prozessende:

Input:

Output:

Dokument ist eingepflegt und wird beachtet

Bedarf an neuem Dokument ist festgestellt

Vorgaben zur Erstellung, Bedarf an Dokumenten

BodL

Messwerte:

Dokumente sind notwendig und freigegeben

Anzahl der Dokumente, welche nicht in das QM-

System eingepflegt sind = 0

Revisionsstand 0; letzte Änderung 09.08.2011

Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!

GridLab GmbH

Hubertstr. 24

03044 Cottbus

Deutschland

T 0355 52996801

F 0355 52996802

M [email protected]

35

www.gridlab.de

35 Referent : Dr. Bernd Benser

Bildung ist wichtig. Denn wenn wir schon Gefangene unseres Geistes sind, sollte die Zelle möglichst anständig möbliert sein. Sir Peter Ustinov

Backup

36

Ziele von GridLab

37

Etablierung als europäisches Trainings- und Forschungszentrum für Energieversorgungsunternehmen und Netzbetreiber sowie eines „exchange of experience

market“

Entwicklung von Standards zur Krisenprävention und –behebung in der Elektrizitätsversorgungswirtschaft;

Planung + Konzeption + Durchführung von Trainings und Seminaren, Schulung der entwickelten Standards

Zertifizierung der entwickelten Standards


Was passiert denn nun bei einem Blackout?

Die Kommunikation als System verstummt sofort oder und bricht

soweit noch funktionsfähig, in kürzester Zeit wegen Überlastung

zusammen)

Kein Zahlungsverkehr – kein Bargeld

Der Verkehr steht still – Zusammenbruch der Gesamtlogistik

(insb. HH mit Hafen etc.)

Trinkwasserversorgung und Abwasserentsorgung kollabieren

Die Produktion kommt zum Erliegen

Deutschland ohne medizinische Versorgung

Hilflose Helfer? (Kein Treibstoff/ keine Kommunikation, keine

eigene Versorgung)

Bricht die öffentliche Ordnung zusammen? Laut Bundeskanzlerin

Merkel entspricht „der Blackout einer nationalen Katastrophe“.

38

Die Betroffenheit

BOS, Feuerwehren, Berufs- & Freiwillige Feuerwehren &

THW soweit erreichbar (Alarmierungssysteme)

Erstschlagskräfte

Bundeswehr max. Zweit oder Drittschlagskräfte

Herstellung der Kommunikationsfähigkeit; Sanitätsdienst –

hohe Fähigkeiten

Sonstiges: Mensch & Material – bedingt ausgerüstet

Schaffung von (Versorgungsinseln / Eigenstabilisierung)

ERFAHRUNGEN aus Lükex und Arche 2012 Mek/Pom????

….

39

Documents

Energieversorgung: Sicherheit, Umstände, Training und Zukunft?€¦ · 19 36 101 65,6 1.833 1.783 3.846 2.154 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 0 20 40 60 80 100 120