Elektrische Energietechnik
Einführung
Einführung in die Thematik
Unser Thema ?
Unsere Inhalte ?
Unsere Welt ?
Heute noch nicht !
Aber erkennbar sind hier unsere Ziele!
Einführung in die Thematik
Energie = Fähigkeit eines Körpers oder Stoffes, Arbeit zu verrichten, die sich aus Wärme oder Bewegung herleitet
Elektrizität = Eigenschaft geladener Elementarteilchen, Ladungsenergie
Î Elektrische Energie
= Fähigkeit, Arbeit zu verrichten, die aus aus den Eigenschaften geladener Elementarteilchen resultiert
Î Versorgung mit elektrischer Energie
= komplexe technische Sicherung der Erzeugung, Verteilung, Bereitstellung der elektrischen Energie
= zeitnah und bedarfsgerecht
Einführung in die Thematik – ein Stück Geschichte
¾ Mitte des 19. Jh. Entwicklung der Starkstromtechnik
¾ 1879 erstes Gleichstromsystem für Lampen
¾ 1887 erstmals Übertragung elektrischer Energie mit Gleichstrom 2.500 V
• Übertragungsentfernung 8 km, Leistung 50 PS, Wirkungsgrad 70%
¾ bis 1890 „Entdeckung“ Wechselstrom und Entwicklung von Wechsel- und Drehstrom- generatoren sowie – transformatoren
• 1891 Internationale elektrotechnische Ausstellung in Frankfurt/ Main
• über 175 km vom Wasserkraftwerk Lauffen am Neckar erstmals Drehstromüber- tragung mit 15 – 33 kV zum Ausstellungsgelände!
¾ Durchbruch der weltweiten Anwendung des Drehstromes und der enormen Entwicklung des Elektroenergiebedarfes!
¾ Wir folgen heute einer technischen Entwicklung der vergangenen 150 Jahre, 9 deren physikalische Grundlagen unverändert sind aber
9 deren Praxiseinsatz enormen Veränderungen unterlag und noch unterliegt und 9 deren technische Entwicklung noch lange nicht abgeschlossen ist!
Einführung in die Thematik – die Gegenwart und die Zukunft
Wir beschäftigen uns mit
9 den unveränderlichen physikalischen Grundlagen 9 den Teilprozessen
9 den Komponenten
9 den technischen Entwicklungen und Realisierungen 9 dem heute erreichten Stand
der elektrischen Energieversorgung!
Wir beschäftigen uns auch mit
9 zukünftigen Anforderungen
9 notwendigen Entwicklungsrichtungen 9 neuen Verknüpfungspunkten
der elektrischen Energieversorgung!
Systematik der elektrischen Energieversorgung (EEV)
Systematik der EEV - unterliegt historischer Entwicklung
Æ von Inselbetrieb damals Æ zu strukturiertem Netzbetrieb heute
Erzeugung Abnahme
* n Erzeugung
Erzeugung Erzeugung
Netze
Abnahme
Abnahme
Abnahme
* n * n
Installierte Leistung: ca. 120.000 MW davon Wind onshore: ca. 3.800 MW
• definierte Erzeugerarten
• definierte verfügbare Leistung
• definierte, überschau- und planbarer Bedarf
• einfache Netze, geringe Ausdehnung
• örtlich verteilte „Wiederholung“
so gibt es die EEV heute nicht mehr!
Weitere Betrachtungen in der Vorlesung
Systematik der elektrischen Energieversorgung
Struktur des Energieverbrauches
Stand 1997
Systematik der elektrischen Energieversorgung
Grundlegende Komponenten der EEV
Erzeugungsprozesse zentral
dezentral
Energieübertragungsprozesse Übertragung Verteilung Verbraucher
Abnahme-/ Verbraucherprozesse Industrieverbraucher Haushaltsabnehmer
Energieaustauschprozesse Export Import
Regelenergie
Kommunikationsprozesse Daten
Betrieb Handel
Schutzprozesse alle Komponenten
Zuverlässigkeitsprozesse
Systematik der elektrischen Energieversorgung
Zentrale Erzeugung
Dezentrale Erzeugung
Übertragungs- netz
Verteilungs- netze Verteilungs-
netze
Industrie- netze
Bahnnetz
Verbrauchernetze Ortsnetze
Kraftwerke
Regenerative Energien
Höchstspannung – 380/ 220 kV, 50 Hz
Primär – Hochspannung - 110 kV, 50 Hz
Sekundär – Mittelspannung - 20 kV, 50 Hz
Mittelspannung – 20, 10 oder 6 kV, 50 Hz
110kV, 15-25 kV, 16 2/3 Hz
Niederspannung - 0,4 kV, 50 Hz
Elektrische Energieversorgung 1 und 2 Einführung
Teilsysteme von der Erzeugung zum Verbraucher
System der Energieformänderung Erzeugung
zentral Erzeugungen
dezentral
System der Energienutzung Tarifkunden
Verbraucher
Groß-/ Sonder- kunden System der Energieübertragung
Übertragungs- netze
Übertragungs- netz x Übertragungs-
netz 1
Verteilungs- netze Verteilungs-
netz 1
Verteilungs- netz n
Elektrische Energieversorgung 1 und 2 Einführung
Funktionalitäten der Teilsysteme
Erzeugungsanlagen Ändern der Energieform , Transformieren, Bereitstellen (zentral/ dezentral)
Übertragungsnetze Übertragen elektrischer Energie über weite Entfernungen, Hochspannung, große Leistung
Verteilungsnetze Übertragen elektrischer Energie über begrenzte Entfernungen, Hoch- und Mittelspannung, aufgeteilte, mittlere Leistungen
Umspannwerke System der Energieparameteränderung, Transformieren, Herstellen von Verteilstrukturen
Mess- und Schutzsysteme Zählen der Energiebereitstellung, Schutz der Anlagen bei Fehlern Informationssysteme Aufnehmen und Weiterleiten von Informationen, Übertragen von
Bedien- und Reaktionsbefehlen und -funktionalitäten