Herausforderungen für das Stromnetz in Winterthur und Massnahmen

1. Herausforderungen für das Stromnetz
in Winterthur
Rolf Sorg

2. Der Weg des Stroms

3. 5 Unterwerke 110/11kV

4. 380 Trafostationen 11kV/400/230V

5. 1200 Verteilkabinen 400/230V

6. Herausforderungen für das Verteilnetz
Zunahme von Fotovoltaikeinspeisungen
Zunahme von Wärmepumpenheizungen
Zunahme von Elektrofahrzeugen
Erhalt der Strom- und Spannungsqualität

7. Fotovoltaikanlagen – Installierte Leistung in
Winterthur
757
2'207
18'996
0
4'000
8'000
12'000
16'000
20'000
24'000
28'000
32'000
36'000
40'000
44'000
48'000
0
250
500
750
1'000
1'250
1'500
1'750
2'000
2'250
2'500
2'750
3'000
2010
2011
2012
2013
2014
2015
2016
2017
2018
2019
2020
2021
2022
2023
2024
2025
2026
2027
2028
2029
2030
Leistung (kW)
Anzahl (Stk.)
45’500kW

8. Wärmepumpen in Winterthur
2'068
3'698
9'289
0
1'500
3'000
4'500
6'000
7'500
9'000
10'500
12'000
13'500
15'000
16'500
18'000
0
500
1'000
1'500
2'000
2'500
3'000
3'500
4'000
4'500
5'000
5'500
6'000 2010
2011
2012
2013
2014
2015
2016
2017
2018
2019
2020
2021
2022
2023
2024
2025
2026
2027
2028
2029
2030
Leistung (kW)
Anzahl (Stk.)
18’000kW

9. Modellübersicht Elektrofahrzeuge
Quelle: e-mobile.ch

10. Elektrofahrzeuge in Winterthur
85’000kW
907
11'250
3'392
‐10'000
0
10'000
20'000
30'000
40'000
50'000
60'000
70'000
80'000
90'000
0
1'500
3'000
4'500
6'000
7'500
9'000
10'500
12'000
13'500
15'000 2016
2017
2018
2019
2020
2021
2022
2023
2024
2025
2026
2027
2028
2029
2030
Leistung (kW)
Anzahl (Stk.)

11. 9'289 18'000
-18'996
-45'500
3'392
85'000
‐50'000
‐40'000
‐30'000
‐20'000
‐10'000
0
10'000
20'000
30'000
40'000
50'000
60'000
70'000
80'000
90'000
100'000
110'000 2010
2011
2012
2013
2014
2015
2016
2017
2018
2019
2020
2021
2022
2023
2024
2025
2026
2027
2028
2029
2030
Leistung (KW)
Elektrische Leistung – Zunahme bis 2030
Verbrauch
Erzeugung
Peak 2020: 98MW

12. Leistung vs. Energie
0
5
10
15
20
25
30
Leistung P (MW)
Tagesverlauf
Künftige Energieproduktion mit Fotovoltaik
0
5
10
15
20
25
30
Leistung P (MW)
Tagesverlauf
Heutige Energieproduktion klassisches Kraftwerk
 Leistung diktiert den Netzausbau
 Energie entspricht der Nutzung des Netzes
E=240MWh E=240MWh
Anlagenleistung: P=30MW
Anlagenleistung: P=10MW

13. 2030 – schöner Sommertag (leicht bewölkt 30°C)
63.54 MW
-21.31 MW
21.22 MW
77.27 MW
‐40 MW
‐20 MW
0 MW
20 MW
40 MW
60 MW
80 MW
100 MW
120 MW 00:00
01:00
02:00
03:00
04:00
05:00
06:00
07:00
08:00
09:00
10:00
11:00
12:00
13:00
14:00
15:00
16:00
17:00
18:00
19:00
20:00
21:00
22:00
23:00
00:00
Leistung (MW)
Lastkurve 2020
PV-Einspeisung
Elektromobilität
Wärmepumpe
Lastkurve 2030
30 °C

14. 2030 – kalter Wintertag (Scheefall -2°C)
85.74 MW
-4.13 MW
23.34 MW
7.37 MW
113.94 MW
‐40 MW
‐20 MW
0 MW
20 MW
40 MW
60 MW
80 MW
100 MW
120 MW 00:00
01:00
02:00
03:00
04:00
05:00
06:00
07:00
08:00
09:00
10:00
11:00
12:00
13:00
14:00
15:00
16:00
17:00
18:00
19:00
20:00
21:00
22:00
23:00
00:00
Leistung (MW)
Lastkurve 2020
PV-Einspeisung
Elektromobilität
Wärmepumpe
Lastkurve 2030
-2 °C

15. 2030 Lastveränderung Sommer / Winter
113.94 MW
48.47 MW
85.74 MW
40.79 MW
-40 MW
-20 MW
0 MW
20 MW
40 MW
60 MW
80 MW
100 MW
120 MW 00:00
01:00
02:00
03:00
04:00
05:00
06:00
07:00
08:00
09:00
10:00
11:00
12:00
13:00
14:00
15:00
16:00
17:00
18:00
19:00
20:00
21:00
22:00
23:00
00:00
Leistung
(MW)
Lastkurve 2030 Winter
Lastkurve 2030 Sommer
Lastkurve 2020 Winter
Lastkurve 2020 Sommer
-2 °C
30 °C
31 WM 53 WM

16. «Problemzonen» im Verteilnetz
??

17. Simulationstool – Stresstest (Monte-Carlo-Simulation)
30% Hausanschlüsse 11kW E-Autoladestation
Leitungsüberlastung
Unterspannung
-2 °C
Trafostation

18. Simulationstool – Stresstest (Monte-Carlo-Simulation)
30% Hausanschlüsse 6kW Fotovoltaik + 11 kW E-Mob.
30 °C
Trafostation
Leitungsüberlastung
Unterspannung

19. Simulationstool – Anschluss grosse PV
Monte-Carlo-Simulation
30% E-Mobilität
Simulation grosse PV-Anlagen
2 Anlagen 80 kW bzw. 150 kW
Netzanalyse Netz bei
heutiger Last
Überlastung
150kW
80kW

20. Massnahmen von Stadtwerk Winterthur
Analysieren
Energieströme exakt simulieren
Einfachste Massnahme
Verstärkung des Verteilnetzes wo sinnvoll
Weitere Handlungsoptionen evaluieren und fördern
Steuerung von grossen Lasten oder Produktionen
z.B.: E-Fahrzeuge zeitlich versetzt laden durch Lademanagementsysteme
Einsatz von Batteriespeichern
Prüfung dynamischer Tarife

21. Vielen Dank für ihre Aufmerksamkeit.