Auswirkungen erhöhter Einspeisung durch Solar- und Windkraftanlagen auf die Betriebsweise von Wasserkraftanlagen

Abstract

Infolge der Endlichkeit fossiler Energieträger sowie aufgrund der CO2-Problematik spielen regenerative Energien eine immer wichtigere Rolle in Energieversorgungssystemen. So wurden seit den letzten beiden Jahrzehnten von politischer Seite verstärkt Rahmenbedingungen geschaffen, die auf den Ausbau der Stromerzeugung v.a. durch Solar- und Windkraftanlagen abzielen. Dadurch führte die längst geforderte "Energiewende", vorangetrieben durch staatliche Subventionierungen zu einem kontinuierlich steigenden Anteil von Solar- und Windenergie an der Gesamteinspeisung in das Stromnetz.<br />Insbesondere bei der Nutzung von Windkraft und solarer Energie mittels Photovoltaikanlagen unterliegt die Erzeugung teils erheblichen Schwankungen, wodurch neue Anforderungen an die Struktur der Energiebereitstellung entstehen.<br />In der vorliegenden Arbeit wird auf die Einsatzfähigkeit bestehender Laufkraftwerke welche ursprünglich zur Durchflussregelung ausgelegt wurden, sowie bestehender Pumpspeicherkraftwerke welche zur Lieferung von Spitzenstrom gedacht waren, zur Frequenzregelung untersucht. Es werden die neuen Betriebsschemen sowie die Auswirkungen auf die Anlagenkomponenten und deren Restlebensdauer nach einer Umstellung aufgezeigt. Des Weiteren wird auf aktuelle Erkenntnisse der Forschung und Entwicklung eingegangen, welche darauf abzielen diesen veränderten Anforderungen gerecht zu werden.<br />

Due to the limitedness of fossil fuels, as well as high CO2 emissions, renewable energies play an increasingly important role in the energy supply system. As a result, political efforts in the past two decades have taken a major role in setting up proper framework conditions to expand renewable electricity production - especially by solar and wind power plants. With this, the long claimed energy revolution supported by state subsidizations lead to a continuous rising share of solar and wind energy on the overall power feed-in to the electricity grid.<br />Particularly in the use of wind power and photovoltaic energy, electricity generation is subject to significant variations, whereby new requirements arise in the structure of the energy supply system.<br />In the following work, the ability to adapt already existing run-of-river power plants which were originally designed for discharge control as well as pumped storage power plants designed to deliver peak-load electricity to frequency control is investigated. The new operating conditions as well as the impact to the plant components and their residual lifetime will be shown. Furthermore the paper discusses the findings of recent research and development that aim to deal with these newly changed requirements.