Dissertation
Erneuerbare Energien im Verbund mit Hochleistungs-Bleiakkumulatoren zur Bereitstellung von Spitzenleistung - am Beispiel von Windkraftwerken im 20 kV-Versorgungsnetz der CEGEDEL / Luxemburg -
Abstract
Die wachsende Weltbevölkerung bedingt einen höheren Energiebedarf, dies jedoch unter der Beachtung der nachhaltigen Entwicklung. Die derzeitige zentrale Versorgung mit elektrischer Energie wird durch wenige Erzeugungsanlagen auf der Basis von fossilen Primärenergieträgern und Kernenergie bestimmt, die die räumlich verteilten Verbraucher zuverlässig und wirtschaftlich über ein strukturiertes Versorgungssystem beliefert. In den Elektrizitätsversorgungsnetzen sind keine nennenswerten Speicherkapazitäten vorhanden, deshalb muss die von den Verbrauchern angeforderte Energie resp. Leistung jederzeit von den Kraftwerken gedeckt werden. Bedingt durch die Liberalisierung der Energiemärkte und die geforderte Verringerung der Energieabhängigkeit Luxemburgs, unterliegt die Versorgung einem Wandel hin zu mehr Energieeffizienz und erhöhter Nutzung der dargebotsabhängigen Energiequellen. Die Speicherung der aus der Windkraft erzeugten elektrischen Energie, wird in den Hochleistungs-Bleiakkumulatoren, errichtet im ländlichen Raum in der Nähe der Windkraftwerke, eingespeichert. Die zeitversetzte Einspeisung dieser gespeicherten elektrischen Energie in Form von veredelter elektrischer Leistung während den Lastspitzen in das 20 kV-Versorgungsnetz der CEGEDEL stellt die Innovation in der luxemburgischen Elektrizitätsversorgung dar. Die Betrachtungen beschränken sich somit auf die regionale, relativ kleinräumige Einbindung der Windkraft in die elektrische Energieversorgung des Großherzogtums Luxemburg. Die Integration der Windkraft im Regionalbereich wird in den Vordergrund der Untersuchung gerückt. Überregionale Ausgleichseffekte durch Hochspannungsleitungen der 230/400 kV-Systeme werden außer Acht gelassen. Durch die verbrauchernahe Bereitstellung von elektrischer Spitzenleistung vermindern sich ebenfalls die Übertragungskosten aus den entfernten Spitzenlastkraftwerken, der Ausbau von Kraftwerkskapazitäten kann in die Zukunft verschoben werden. Die Emission von Treibhausgasen in thermischen Kraftwerken wird zum Teil reduziert. Die Berechnungen der Wirtschaftlichkeit von Hybridanlagen, zusammengesetzt aus den Windkraftwerken und den Hochleistungs-Bleiakkumulatoren bringen weitere Informationen zum Einsatz dieser dezentralen Speichern, als Partner der nachhaltigen Energieversorgung im ländlichen Raum. Die untersuchte Einspeisung von erneuerbarer Spitzenleistung lässt sich auch in die Entwicklungsländer übertragen, welche nicht über zentrale Kraftwerkskapazitäten und Verteilungsnetze verfügen.
The growing world population is correlated with higher energy consumption, but this has with regard to the climate changes to happen in a sustainable development way. At the moment, the supply of electrical energy is dominated by large-scale, centralized power plants using fossil fuels and nuclear power delivering these services to the consumer by a structured electricity supply system. There are no essential storage capacities within the grids. According to the liberalization of the energy markets and to the growing dependence on imported fossil fuels, we must increase the energy efficiency and the use of renewables energy sources. The integration of small-scale, renewable energies sources into the energy grid requires a major transformation of the energy system. One of the main problems by using the renewables is the lack of steadiness, wind as a stochastic energy source, is not blowing constantly with the same velocity. Electrical energy generated by wind energy will be stored in the high power lead-acid batteries in order to be injecting into the 20 kV-grid of CEGEDEL during the peak periods. The described energy storage system focuses on different goals: increasing safety during blackouts, increasing productivity through power reliability and quality, helping in optimizing power generation and load management, increasing the renewable energy sources penetration into the grid. The proposed method of storing the electrical energy generated by wind energy plants in high power lead-acid batteries represents economical and ecological items of a sustainable electricity consumer system. The research focused only on the 20 kV-grid in a regional area and did not include national or international high-voltage grids. The economical aspects of the multifunctional energy storage system leading to the peak-load shaving are very prosperous, the costs for peak power transport from centralized peak power plants will be reduced and even the construction of those plants may be postponed. Moreover the emission of green house gases may be reduced. Major changes in the energy sector, more decentralization of energy generation, faced since a few years lead on the one hand to requirements for enhanced flexibility for the power system operation and on the other hand to meet the increasingly targeted and diversified needs of customers. This new context provides exciting and real opportunities for energy storage. And finally this method of storing electrical energy in high power lead-acid batteries may be brought to the developing countries, where a centralized energy system is lacking.
Citation
@phdthesis{urn:nbn:de:hebis:34-2951,
author={Oberweis, Marcel},
title={Erneuerbare Energien im Verbund mit Hochleistungs-Bleiakkumulatoren zur Bereitstellung von Spitzenleistung - am Beispiel von Windkraftwerken im 20 kV-Versorgungsnetz der CEGEDEL / Luxemburg -},
school={Kassel, Universität, FB 16, Elektrotechnik/Informatik},
month={12},
year={2005}
}
0500 Oax
0501 Text $btxt$2rdacontent
0502 Computermedien $bc$2rdacarrier
1100 2005$n2005
1500 1/ger
2050 ##0##urn:nbn:de:hebis:34-2951
3000 Oberweis, Marcel
4000 Erneuerbare Energien im Verbund mit Hochleistungs-Bleiakkumulatoren zur Bereitstellung von Spitzenleistung - am Beispiel von Windkraftwerken im 20 kV-Versorgungsnetz der CEGEDEL / Luxemburg - / Oberweis, Marcel
4030
4060 Online-Ressource
4085 ##0##=u http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:hebis:34-2951=x R
4204 \$dDissertation
4170
5550 {{Luxemburg}}
5550 {{Elektrizitätsversorgungsnetz}}
5550 {{Windkraftwerk}}
5550 {{Elektrischer Speicher}}
5550 {{Bleiakkumulator}}
5550 {{Elektrizitätseinspeisung}}
5550 {{Spitzenlast}}
7136 ##0##urn:nbn:de:hebis:34-2951
<resource xsi:schemaLocation="http://datacite.org/schema/kernel-2.2 http://schema.datacite.org/meta/kernel-2.2/metadata.xsd"> 2006-05-16T13:27:59Z 2006-05-16T13:27:59Z 2005-12-05 urn:nbn:de:hebis:34-2951 http://hdl.handle.net/123456789/2951 8717445 bytes application/pdf ger Urheberrechtlich geschützt https://rightsstatements.org/page/InC/1.0/ Nachhaltige Entwicklung Elektrizitätseinspeisung Elektrizitätsversorgungsnetz Energieabhängigkeit zeitversetzte Einspeisung strukturiertes Versorgungssystem sustainable development way renewable energy sources decentralized storage peak-load shaving 620 Erneuerbare Energien im Verbund mit Hochleistungs-Bleiakkumulatoren zur Bereitstellung von Spitzenleistung - am Beispiel von Windkraftwerken im 20 kV-Versorgungsnetz der CEGEDEL / Luxemburg - Dissertation Die wachsende Weltbevölkerung bedingt einen höheren Energiebedarf, dies jedoch unter der Beachtung der nachhaltigen Entwicklung. Die derzeitige zentrale Versorgung mit elektrischer Energie wird durch wenige Erzeugungsanlagen auf der Basis von fossilen Primärenergieträgern und Kernenergie bestimmt, die die räumlich verteilten Verbraucher zuverlässig und wirtschaftlich über ein strukturiertes Versorgungssystem beliefert. In den Elektrizitätsversorgungsnetzen sind keine nennenswerten Speicherkapazitäten vorhanden, deshalb muss die von den Verbrauchern angeforderte Energie resp. Leistung jederzeit von den Kraftwerken gedeckt werden. Bedingt durch die Liberalisierung der Energiemärkte und die geforderte Verringerung der Energieabhängigkeit Luxemburgs, unterliegt die Versorgung einem Wandel hin zu mehr Energieeffizienz und erhöhter Nutzung der dargebotsabhängigen Energiequellen. Die Speicherung der aus der Windkraft erzeugten elektrischen Energie, wird in den Hochleistungs-Bleiakkumulatoren, errichtet im ländlichen Raum in der Nähe der Windkraftwerke, eingespeichert. Die zeitversetzte Einspeisung dieser gespeicherten elektrischen Energie in Form von veredelter elektrischer Leistung während den Lastspitzen in das 20 kV-Versorgungsnetz der CEGEDEL stellt die Innovation in der luxemburgischen Elektrizitätsversorgung dar. Die Betrachtungen beschränken sich somit auf die regionale, relativ kleinräumige Einbindung der Windkraft in die elektrische Energieversorgung des Großherzogtums Luxemburg. Die Integration der Windkraft im Regionalbereich wird in den Vordergrund der Untersuchung gerückt. Überregionale Ausgleichseffekte durch Hochspannungsleitungen der 230/400 kV-Systeme werden außer Acht gelassen. Durch die verbrauchernahe Bereitstellung von elektrischer Spitzenleistung vermindern sich ebenfalls die Übertragungskosten aus den entfernten Spitzenlastkraftwerken, der Ausbau von Kraftwerkskapazitäten kann in die Zukunft verschoben werden. Die Emission von Treibhausgasen in thermischen Kraftwerken wird zum Teil reduziert. Die Berechnungen der Wirtschaftlichkeit von Hybridanlagen, zusammengesetzt aus den Windkraftwerken und den Hochleistungs-Bleiakkumulatoren bringen weitere Informationen zum Einsatz dieser dezentralen Speichern, als Partner der nachhaltigen Energieversorgung im ländlichen Raum. Die untersuchte Einspeisung von erneuerbarer Spitzenleistung lässt sich auch in die Entwicklungsländer übertragen, welche nicht über zentrale Kraftwerkskapazitäten und Verteilungsnetze verfügen. The growing world population is correlated with higher energy consumption, but this has with regard to the climate changes to happen in a sustainable development way. At the moment, the supply of electrical energy is dominated by large-scale, centralized power plants using fossil fuels and nuclear power delivering these services to the consumer by a structured electricity supply system. There are no essential storage capacities within the grids. According to the liberalization of the energy markets and to the growing dependence on imported fossil fuels, we must increase the energy efficiency and the use of renewables energy sources. The integration of small-scale, renewable energies sources into the energy grid requires a major transformation of the energy system. One of the main problems by using the renewables is the lack of steadiness, wind as a stochastic energy source, is not blowing constantly with the same velocity. Electrical energy generated by wind energy will be stored in the high power lead-acid batteries in order to be injecting into the 20 kV-grid of CEGEDEL during the peak periods. The described energy storage system focuses on different goals: increasing safety during blackouts, increasing productivity through power reliability and quality, helping in optimizing power generation and load management, increasing the renewable energy sources penetration into the grid. The proposed method of storing the electrical energy generated by wind energy plants in high power lead-acid batteries represents economical and ecological items of a sustainable electricity consumer system. The research focused only on the 20 kV-grid in a regional area and did not include national or international high-voltage grids. The economical aspects of the multifunctional energy storage system leading to the peak-load shaving are very prosperous, the costs for peak power transport from centralized peak power plants will be reduced and even the construction of those plants may be postponed. Moreover the emission of green house gases may be reduced. Major changes in the energy sector, more decentralization of energy generation, faced since a few years lead on the one hand to requirements for enhanced flexibility for the power system operation and on the other hand to meet the increasingly targeted and diversified needs of customers. This new context provides exciting and real opportunities for energy storage. And finally this method of storing electrical energy in high power lead-acid batteries may be brought to the developing countries, where a centralized energy system is lacking. open access Oberweis, Marcel Kassel, Universität, FB 16, Elektrotechnik/Informatik Kleinkauf, Werner (Prof. Dr.-Ing.) Heier, Siegried (Dr.-Ing. habil.) Luxemburg Elektrizitätsversorgungsnetz Windkraftwerk Elektrischer Speicher Bleiakkumulator Elektrizitätseinspeisung Spitzenlast 2005-11-04 </resource>
The following license files are associated with this item:
:Urheberrechtlich geschützt