Jakob Jannis Bürger zeigt prägnant, wie der deutsche Stromnetzausbau geplant und umgesetzt wird. Neben der Energiewende stellen auch versäumte Modernisierungen und veränderte Marktstrukturen die Stromnetze vor beachtliche Herausforderungen. Deshalb wurden von Politik, Regulierungsbehörden und Netzbetreibern Ausbaupläne erstellt und entsprechende Maßnahmen eingeleitet. Dennoch ist ungewiss, wie schnell die jeweiligen Projekte umgesetzt werden können. Zur Orientierung liefert dieses Buch daher einen Überblick über die bisherige Entwicklung des Netzausbaus sowie der politischen Netzausbauplanung in Deutschland.
Aktualisiert: 2023-07-02
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Jakob Jannis Bürger zeigt prägnant, wie der deutsche Stromnetzausbau geplant und umgesetzt wird. Neben der Energiewende stellen auch versäumte Modernisierungen und veränderte Marktstrukturen die Stromnetze vor beachtliche Herausforderungen. Deshalb wurden von Politik, Regulierungsbehörden und Netzbetreibern Ausbaupläne erstellt und entsprechende Maßnahmen eingeleitet. Dennoch ist ungewiss, wie schnell die jeweiligen Projekte umgesetzt werden können. Zur Orientierung liefert dieses Buch daher einen Überblick über die bisherige Entwicklung des Netzausbaus sowie der politischen Netzausbauplanung in Deutschland.
Aktualisiert: 2023-07-02
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Jakob Jannis Bürger zeigt prägnant, wie der deutsche Stromnetzausbau geplant und umgesetzt wird. Neben der Energiewende stellen auch versäumte Modernisierungen und veränderte Marktstrukturen die Stromnetze vor beachtliche Herausforderungen. Deshalb wurden von Politik, Regulierungsbehörden und Netzbetreibern Ausbaupläne erstellt und entsprechende Maßnahmen eingeleitet. Dennoch ist ungewiss, wie schnell die jeweiligen Projekte umgesetzt werden können. Zur Orientierung liefert dieses Buch daher einen Überblick über die bisherige Entwicklung des Netzausbaus sowie der politischen Netzausbauplanung in Deutschland.
Aktualisiert: 2023-07-02
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Aktualisiert: 2023-05-11
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Um von den Kraftwerken zu den Verbrauchern zu gelangen, muss der elektrische Strom durch das 6700 km lange Übertragungsnetz fliessen. Ohne dieses wäre die Versorgung mit elektrischer Energie nicht möglich. Eigentümerin und Betreiberin des Übertragungsnetzes ist Swissgrid - eine privatrechtliche Aktiengesellschaft. Swissgrid ist von Gesetzes wegen dafür verantwortlich, dass schweizweit dauernd und jederzeit die nötige Menge Strom zu angemessenen Preisen erhältlich ist. Doch was geschieht, wenn Swissgrid dies einmal nicht mehr gewährleisten kann? Dies hätte drastische Auswirkungen auf die gesamte Bevölkerung und die Wirtschaft: Ein Blackout verursacht einen Schaden von vier Milliarden Franken - pro Tag. Für diesen Schaden würde zwar in erster Linie die privatrechtliche Swissgrid haften. Doch den Bund trifft stets die letzte Verantwortung. Das vorliegende Werk zeigt deshalb nicht nur detailliert das Haftungsregime auf, sondern geht auch der Frage nach, wie sinnvoll es ist, die sichere Stromversorgung der Schweiz in die Hände einer AG zu legen.
Aktualisiert: 2022-12-01
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Aktualisiert: 2023-04-02
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Aktualisiert: 2023-04-04
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Netzausbaubeschleunigungsgesetz Übertragungsnetz - NABEG - Energierecht - Bundesrecht
Aktualisiert: 2023-03-14
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Getrieben durch die Notwendigkeit den Anstieg der globalen Durchschnittstemperatur auf höchstens 2°C gegenüber dem vorindustriellen Zeitalter zu begrenzen, findet ein Umbau des Elektrizitätsversorgungssystems in Deutschland und Europa statt. Dieser umfasst den Wandel der CO2-behafteten, von fossilen Energieträgern geprägten Elektrizitätserzeugung zu einer CO2-neutralen, von Erneuerbaren Ener-gien dominierten Elektrizitätserzeugung. Damit einher geht die Abkehr von lastnahen steuerbaren Großkraftwerken zu standortgebundenen, meist volatilen Erzeugungseinheiten.
Mit dem Ausbau der Offshore-Windkraft entstehen große, lastferne Erzeugungszentren vor der Küste Europas. In Verbindung mit dem Bestreben der Europäischen Union den Elektrizitätsbinnenmarkt zu stärken und Handelshemmnisse zwischen den Stromgebotszonen abzubauen, muss zukünftig mit längeren Übertragungsentfernungen und extremeren Leistungsflüssen im Höchstspannungsnetz gerechnet werden.
Die Dissertation betrachtet ein Szenario mit dem Zieljahr 2050 und untersucht, nach welchen Designkriterien ein volkswirtschaftlich effizientes Elektrizitätsübertragungsnetz mit klassischer Höchstspannungsnetzebene und überlagerter Netzebene gestaltet sein sollte, um diesen Anforderungen gerecht zu werden. Im Fokus steht die Frage, wie viel Übertragungskapazität eine überlagerte Netzebene im Ganzen benötigt und welche Übertragungstechnologien sich dafür eignen könnten.
Aktualisiert: 2022-01-06
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Veränderte Transportanforderungen an das elektrische Übertragungsnetz erfordern einen Ausbau der Netzinfrastruktur, um eine sichere, wirtschaftliche und nachhaltige Energieversorgung zu gewährleisten. Der erforderliche Netzausbau wird in der langfristigen Netzentwicklungsplanung ermittelt, welche durch vielfältige Einflussfaktoren und zahlreiche Prozessschritte charakterisiert ist. Der letzte Planungsschritt, die Ableitung des notwendigen Ausbaubedarfs, erfolgt überwiegend auf Basis von Expertenwissen ohne Anwendung automatisierter Verfahren. Folglich ist das Planungsergebnis im Hinblick auf Transparenz, Objektivität und Optimalität zu hinterfragen.
In dieser Arbeit wird eine optimierungsgestützte Modellumgebung zur automatisierten Bestimmung des notwendigen Netzausbaubedarfs entwickelt. Diese enthält sowohl mathematische Modelle zur Lösung des Netzplanungsproblems als auch Verfahren zur Reduzierung der Problemkomplexität. In der Folge können realitätsnahe Planungsprobleme gelöst werden, wie durch einen detaillierten Anwendungsfall auf das deutsche Übertragungsnetz demonstriert wird. Exemplarisch werden die Vorteile des automatisierten Ansatzes im Hinblick auf Sensitivitätsbetrachtungen dargestellt, indem die Auswirkungen verschiedener Nutzungsgrade netzbetrieblicher Freiheiten auf den Netzausbaubedarf analysiert werden.
Aktualisiert: 2020-11-12
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Der zunehmende grenzüberschreitende Handel mit elektrischer Energie und der nur bedingt mögliche Ausbau von Kuppelkapazitäten machen Handelsbeschränkungen erforderlich, um einen sicheren und zuverlässigen Systembetrieb zu gewährleisten. Die marktgerechte Vergabe der knappen Kapazitäten stellt einen wichtigen Schritt bei der Etablierung weiträumiger und effizienter Elektrizitätsmärkte dar. Im Rahmen dieser Arbeit wird ein Modell entwickelt, das eine direkte Kopplung zwischen der kommerziellen und der technischen Ebene des Handels mit elektrischer Energie realisiert. Am Beispiel der Region Zentral-Westeuropa wird gezeigt, dass die angestrebten flussbasierten Methoden für die Vergabe grenzüberschreitender Kuppelkapazitäten Vorteile gegenüber den herkömmlichen transaktionsbasierten Methoden aufweisen. Das Modell erlaubt dabei eine differenzierte Analyse der ökonomischen Auswirkungen auf die einzelnen Marktteilnehmer sowie der physikalischen Leistungsflüsse im Übertragungsnetz. Aufgrund der Detailtiefe des Modells lassen sich konkrete Empfehlungen hinsichtlich der notwendigen Abstimmungsprozesse zwischen Übertragungsnetzbetreibern und Strombörsen bei der praktischen Umsetzung ableiten.
Aktualisiert: 2021-03-31
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Aktualisiert: 2023-04-03
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Jakob Jannis Bürger zeigt prägnant, wie der deutsche Stromnetzausbau geplant und umgesetzt wird. Neben der Energiewende stellen auch versäumte Modernisierungen und veränderte Marktstrukturen die Stromnetze vor beachtliche Herausforderungen. Deshalb wurden von Politik, Regulierungsbehörden und Netzbetreibern Ausbaupläne erstellt und entsprechende Maßnahmen eingeleitet. Dennoch ist ungewiss, wie schnell die jeweiligen Projekte umgesetzt werden können. Zur Orientierung liefert dieses Buch daher einen Überblick über die bisherige Entwicklung des Netzausbaus sowie der politischen Netzausbauplanung in Deutschland.
Aktualisiert: 2023-03-14
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Die aktuellen Entwicklungen im europäischen Energieversorgungssystem, wie der wachsende Anteil von Erneuerbaren Energien an der Stromerzeugung, die voranschreitende Integration der Strommärkte und eine zunehmende Sektorkopplung, erfordern einen massiven Ausbau des elektrischen Übertragungsnetzes. Aufgrund der hohen Investitionen und der zum Teil erheblichen Umweltauswirkungen kommt der Bewertung von geplanten Netzausbauprojekten eine besondere Bedeutung zu. Sowohl im Rahmen des Netzplanungsprozesses als auch bei regulatorischen Prüfprozessen werden Simulationswerkzeuge und Bewertungskriterien benötigt, die eine technische, ökonomische und ökologische Beurteilung einzelner Projekte zulassen.
Im Rahmen dieser Arbeit wird eine Markt- und Netzsimulationsumgebung vorgestellt, die es erlaubt, die zukünftige Versorgungsaufgabe und die hieraus resultierenden Belastungszustände des europäischen Übertragungsnetzes für verschiedene Szenarien und Ausbauvarianten zu prognostizieren. Darüber hinaus werden Kriterien und Ansätze zur Bewertung von Netzausbauprojekten hinsichtlich ihres techno-ökonomischen Nutzens präsentiert, die eine Weiterentwicklung der in der Praxis angewandten Kriterien und Methoden darstellen. Hierzu gehört insbesondere die Bewertung von Interkonnektoren mittels des lastflussbasierten Kapazitätsmodells. Im Rahmen eines Anwendungsfalls werden ausgewählte Netzausbauprojekte des deutschen Netzentwicklungsplans für ein Szenario des europäischen Energieversorgungssystems im Jahr 2025 techno-ökonomisch bewertet.
In diesem Zusammenhang werden die Funktionstüchtigkeit und die Analysemöglichkeiten der entwickelten Simulationsumgebung sowie die Vorzüge der vorgestellten Bewertungskriterien und -ansätze demonstriert.
Aktualisiert: 2020-01-15
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Die deutsche Politik hat das ambitionierte Ziel verkündet, zukünftig einen Großteil der Energie aus regenerativen Quellen zu gewinnen. Der Erfolg der Energiewende hängt maßgeblich davon ab, dass die regenerativ gewonnene Elektrizität in die Stromverbrauchszentren transportiert werden kann. Zur notwendigen Umrüstung des Stromnetzes verpflichtet der Gesetzgeber die Betreiber von Hoch- und Höchstspannungsleitungen, denen er umfassende Netzplanungs- und Baupflichten auferlegt. Hierbei greift er in ein zentrales Element der grundrechtlich geschützten unternehmerischen Freiheit der Netzbetreiber ein – die Investitionsfreiheit.
Die Arbeit untersucht das Spannungsverhältnis zwischen dem politischen Willen, die Stromversorgung in Deutschland in eine neue Epoche zu überführen, und den grundrechtlichen Grenzen, die die unternehmerische Freiheit diesem Gestaltungswillen setzt. Sie beleuchtet hierbei umfassend die energie- und verfassungsrechtlichen Vorgaben der Investitionsregulierung.
Aktualisiert: 2023-02-13
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Das Energieleitungsausbaunetz strebt auf der Basis von EU-Vorgaben den schnellstmöglichen Ausbau des Höchstleitungsnetzes an, um die im Norden Deutschlands im Bau befindlichen Offshore-Windparks und fossilen Kraftwerke mit den Lastzentren im Süden Deutschlands zu verbinden, gegebenenfalls unter Verwendung von Erdkabeln, wo dies aus landschaftsschutzrechtlichen Aspekten geboten erscheint. Die beabsichtigte Beschleunigungswirkung wird indes allenfalls nur sehr beschränkt erreicht werden, wie diese Untersuchung zeigt, die unter Mitwirkung von Dr. Lina Böcker, Dr. Jörg Meinzenbach und Kim Mengering entstanden ist.
Aktualisiert: 2020-09-01
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Die bisherige Netzplanung nutzt Extremszenarien, um die Versorgungssicherheit zu
gewährleisten. Dies führt zu umfangreichen Investition für Betriebsmittel, die vielleicht
nur wenige Stunden im Jahr genutzt werden. Die steigende Zahl von Einflussfaktoren
und die veränderte Einspeisestruktur, hervorgerufen durch einen steigenden Anteil
regenerativer Einspeiser, erschwert die Ableitung von Extremszenarien zur Netzplanung.
Lastflussberechnungsverfahren, die im Gegensatz zu klassischen Verfahren nicht
diskrete Zustände sondern das stochastische Verhalten von Lasten, erneuerbare
Energien, Kraftwerken und Leitungsausfälle berücksichtigen, werden unter dem Begriff
probabilistische Lastflussberechnung zusammengefasst. Die Eigenschaften werden
über Wahrscheinlichkeitsdichteverteilungen beschrieben und mit den Verfahren zur
probabilistischen Lastflussrechnung auf Systemgrößen wie Knotenspannung und
Leitungsströme abgebildet. Im Rahmen dieser Arbeit werden bestehende Verfahren
beschrieben und ein neuartiges entwickelt. Die Eigenschaften der Verfahren werden im
Hinblick auf ihre Anwendungsmöglichkeiten analysiert. Notwendige Erweiterungen, um
das Energiesystem realitätsnah nachzubilden, und mögliche Lösungsansätze werden
aufgezeigt. Die Methodik, Potenziale und die Auswirkungen der probabilistischen
Betrachtungsweise auf den Netzplanungsprozess werden an einem Anwendungsfall des
deutschen Übertragungsnetzes beschrieben.
Aktualisiert: 2021-03-31
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Die Übertragungsnetzbetreiber reagieren auf entstehende Überlastungen einzelner AC-Leitungen sowohl mit dem Ausbau des AC-Netzes als auch mit der vermehrten Integration von Phasenschiebertransformatoren (PST) und Hochspannungsgleichstromübertragungen (HGÜ), die eine definierte Beeinflussung der AC-Wirkleistungsflüsse ermöglichen. Zur Vermeidung von negativen Wechselwirkungen zwischen diesen Betriebsmitteln widmet sich die Arbeit der Fragestellung, wie sich geeignete Arbeitspunkte von PSTs und HGÜs zur Wahrung der Netzsicherheit bestimmen lassen. Dazu wird ein einheitliches Netzbetriebsverfahren entworfen, dass unterschiedliche Methoden zur Koordinierung von PST und HGÜ verwendet, um so auf die verschiedenen zeitlichen Gegebenheiten während der Netzbetriebsplanung und der Netzbetriebsführung einzugehen. Diese Methoden werden mithilfe numerischer Fallstudien an einem entworfenen Testnetz untersucht und deren Eignung analysiert.
Aktualisiert: 2023-01-31
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Der politisch forcierte Wandel der Energieversorgung hin zu einem höheren Anteil von Erneuerbaren Energien an der Stromproduktion führt zu einem Ausbaubedarf der Übertragungsnetze. In Deutschland werden die erforderlichen Netzausbau und –verstärkungsmaßnahmen für die prognostizierte Entwicklung in der Energieversorgung im Rahmen des Netzentwicklungsplans ermittelt. Diese Maßnahmen werden aktuell von den Netzplanern auf Basis von Expertenwissen
und ohne Anwendung automatisierter und diskriminierungsfreier Verfahren abgeleitet.
Zur Identifikation kosteneffizienter Netzstrukturen ist die Berücksichtigung aller der Netzplanung zur Verfügung stehenden Freiheitsgrade erforderlich. Neben dem konventionellen Ausbau und der Verstärkung von AC-Leitungen, bilden leistungsflusssteuernde Komponenten aufgrund der zusätzlichen betrieblichen Freiheitsgrade eine vielversprechende Alternative zur Vermeidung von Netzausbaukosten.
Aktualisiert: 2023-03-30
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Die elektrischen Energieversorgungssysteme der Zukunft müssen höhere Anforderungen als bisher erfüllen! Mit umfangreichen Aktualisierungen und Ergänzungen gibt dieses Buch einen aktuellen und fachkundigen Überblick zu den wesentlichen Aspekten moderner Technologien in Erzeugung, Übertragung und Verteilung.
Smart Grids basieren auf intelligenten Konzepten für das Zusammenspiel von Erzeugung, Übertragung, Verteilung und Verbrauchern. Die in der europäischen Technologieplattform für die elektrischen Netze der Zukunft „Smart Grids" entwickelten Grundlagen werden in diesem Fachbuch eindeutig dargestellt. Die Herausforderungen in Verbindung mit der sicheren Netzintegration signifikanter fluktuierender Leistungseinspeisungen aus erneuerbaren Energieträgern werden aufgezeigt, und es wird abgeleitet, wie die zukünftigen elektrischen Netze unter Einsatz innovativer technologischer Lösungen geplant und betrieben werden können, damit sie den Netznutzern die erforderlichen Dienstleistungen in hoher Qualität bereitstellen.
Den neuen Herausforderungen muss mit neuen Lösungen im Bereich moderner Betriebsmittel, der Netzführung, der Informations- und Kommunikationstechnik, aber auch der Marktordnung begegnet werden. Auf der Basis der langjährigen Erfahrung der Autoren, zahlreicher Studien und praxisnaher Projekterfahrungen beantwortet dieses umfassende Kompendium zahlreiche offene Fragen in neun Kapiteln:
• Vision und Strategie für die elektrischen Netze der Zukunft
• Smarte Erzeugung elektrischer Energie
• Moderne Technik und die Smart-Grid-Anforderungen im Übertragungsnetz
• Aufbau und Betrieb von Verteilungsnetzen und der Einfluss neuer Netznutzer
• Betriebsführung und erweiterte Beobachtbarkeit in Übertragungsnetzen
• Die drei Säulen von smarter Verteilung (Smart Distribution)
• Anforderungen an die künftige Marktordnung
• Informations- und Kommunikationstechnologien als Rückgrat der Smart Grids
• Globale Bedeutung der Smart-Grid-Entwicklung
Aktualisiert: 2023-03-14
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