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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.

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1 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)

2 Example: Wind energy in Germany

3 Status quo 2006

4 Wind Energy in Germany – data end 2006 Installed capacity20,622 MW Turbines18,685 Electricity generation35 billion kWh Share in gross electricity consumption 6.7% Employment82,100 total value added7.2 billion Euro Export rate74 %

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6 Wind energy in Europe: installed capacity

7 Target 2020

8 = 36 TWh/a = 150 TWh/a

9 Vorher Windpark Simonsberg (Schleswig-Hostein) Nachher

10 Repowering Double capacity [MW] + tripple power [kWh]

11 target: MW until 2020! Are 100% wind power feasible?

12 Yes! – 2006 in West-Denmark Quelle: DENA

13 Technology developemt – full load hours

14 Increase in capacity and efficiency: Development of turbine technology

15 Verbesserung der Erträge und Verstetigung – Beispiel I Modellentwicklung eines deutschen Herstellers Alle Anlagen: kW Nennleistung 98 m Nabenhöhe mittlere Windgeschwindigkeit 6,64 m/s (Durchschnitt) Rotordurch-PrototypErtragSteigerungVolllast- messeraufgestelltp.a. stunden 70,4 m20024,31 GWh/a2.156 h/a 71,0 m20034,87 GWh/a+ 13%2.434 h/a 82,0 m20055,82 GWh/a+ 35%2.909 h/a #

16 Verbesserung der Erträge und Verstetigung – Beispiel II Zusätzlich am gleichen Standort mit 138 m Nabenhöhe: Rotordurch-PrototypErtragSteigerungVolllast- messeraufgestelltp.a. stunden 82,0 m2005>6,5 GWh/a>+ 50%>3.250 h/a Nächste Schritt: 90 m Rotordurchmesser?

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

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

19 Grid integration issues

20 General grid and system issues Quelle: DENA

21 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)

22 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

23 Simple reactive power requirement: limits for power factor Stand: Germanischer Lloyd WindEnergie GmbH

24 Advanced requirement: reactive power – voltage regulation

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

26 Disturbance : Overfrequency in North/East-UCTE

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

29 Grid capacity

30 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 (ambient temperature / Celsius) Grid integration – current issues in Germany

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32 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 Netzausbau, Netz- und Erzeugungsmanagement

33 High shares

34 Lastgang bei zunehmender Windeinspeisung

35 Quelle: DENA Lastgang bei zunehmender Windeinspeisung

36 Quelle: DENA Lastgang bei zunehmender Windeinspeisung

37 Quelle: DENA Lastgang bei zunehmender Windeinspeisung

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

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

40 Quelle: DENA Lastgang bei zunehmender Windeinspeisung

41 What happens when the wind stops blowing?

42 Biogas Tagesspeicher

43 Plug-in-Hybrid

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

45 Speicherwasserkraft in Skandinavien Speicherinhalte (100%) -Norwegen84 TWh -Schweden34 TWh -Finland 5 TWh Summe 123 TWh = 3 Monate des deutschen Stromverbrauchs

46 Speicherwasserkraft im Nordpool Stand: Quelle: 100% = 123 TWh

47 Stand:

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

51 Geplante Seekabel Kontinent - Skandinavien 2008: Niederlande – Norwegen (NorNed), 700 MW, 580 km, 550 m 2008+: West-Dänemark – Ost-Dänemark (Großer Belt), 600 MW 2011: Deutschland – Norwegen (NorGer - EWE/EGL/Agder/Lyse), 700 MW, 500 m 2012+: West-Dänemark – Norwegen (Skagerrak 4), 600 MW 201x: Deutschland – Schweden (Vattenfall), ??? MW

52 Thank your for your attention! Ralf Bischof German WindEnergy Association (BWE) Marienstraße D Berlin Tel.: +49 / (0) Fax: +49 / (0) mailto:


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