Fraunhofer-Institut für Energiewirtschaft und
Energiesystemtechnik
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Energiesystemtechnik

WAFB – Witterungsabhängiger Freileitungsbetrieb

Bedarfsorientierte Lösungen zur Reduzierung von Netzengpässen

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WAFB – Witterungsabhängiger Freileitungsbetrieb

Ihre Vorteile

NOVA - Netzoptimierung vor Ausbau und Verstärkung

Der Einsatz des WAFB erhöht die Dauerstrombelastbarkeit in Ihrem Netz und reduziert Redispatchmaßnahmen. So verringern Sie den Aufwand zur Beschaffung von Ausgleichsenergie ebenso wie die Anzahl an Schalthandlungen. Mit der Implementation des WAFB wird das vom Gesetzgeber vorgegebene NOVA Prinzip, das die Netzoptimierung vor die -verstärkung und den -ausbau stellt, befolgt.

Flexibilität

Die vielfältigen Lösungen können so individuell ausgestaltet werden, dass sie sowohl für einzelne Stromkreise als auch für gesamte Netzregionen oder -gebiete optimal angewendet werden können und stehen für den operativen Betrieb als Echtzeit-Datenlieferungen (Software as a Service) oder als Integration in ihr Leitsystem (on-premise) zur Verfügung.

Kontinuität

Von der Projektanbahnung über die Umsetzung bis zur Begleitung des Betriebs: bei uns erhalten Sie alles aus einer Hand. Für eine reibungslose Kommunikation sorgt ein fester Ansprechpartner.

Sicherer und effizienter Betrieb von Übertragungs- und Verteilnetzen

Im Zuge der Energiewende stehen Übertragungs- und Verteilnetzbetreiber vor großen Herausforderungen. Die stete Zunahme der zu übertragenden Strommenge und der Anschluss neuer Erzeugungsanlagen mit volatiler Einspeisung gehören dazu.

Höherauslastung von
Bestandsnetzen

Mit dem witterungsabhängigen Freileitungsbetrieb (WAFB) eröffnen sich Möglichkeiten zur deutlichen Steigerung der Dauerstrombelastbarkeit von Bestandsnetzen. Verschiedene Studien zeigen ein Höherauslastungspotenzial zu ca. 98% aller Zeiten und eine mittlere Erhöhung der Stromtragfähigkeit um gut 20%.

Reduzierung von
Netzengpässen

So kann zu vielen Zeiten der oft sehr kostenintensive Einsatz von Redispatchmaßnahmen reduziert werden. Neben der Abschätzung des aktuellen Ist-Zustands bietet der witterungsabhängige Freileitungsbetrieb des Fraunhofer IEE auch Prognosen für verschiedene Planungsprozesse.

Erhöhung
der Netzsicherheit

Immer häufiger kommt es in Deutschland zu Hitzetagen, an den die Lufttemperatur über 35 °C steigt, welche für die Bestimmung des Seilnennstroms genutzt wird. In diesen Situationen erhöht der Einsatz des WAFB die Netzsicherheit, da diese direkt erfasst werden und eine angepasste Stromtragfähigkeit angegeben wird.

Das Verfahren

Der Seil-Nennstrom wird unter den in der Norm EN 50182 angegebenen meteorologischen Bedingungen von 35 °C Lufttemperatur, 900 W/m² Globalstrahlung und 0,6 m/s Windgeschwindigkeit senkrecht zum Leiterseil bestimmt. Sehr oft ist jedoch eine stärkere Kühlung des Leiterseils gegeben, z.B. durch niedrigere Lufttemperaturen oder eine geringere Globalstrahlung. Diese Kühlungseffekte werden durch indirekte, auf Wetterdaten basierende Verfahren adressiert. Im Grundsatz werden die meteorologischen Parameter Windgeschwindigkeit, Lufttemperatur und Globalstrahlung mit einem Konversionsmodell in die Dauerstrombelastbarkeit überführt. Dabei werden die Eigenschaften der aufliegenden Beseilungen berücksichtigt.

Witterungsabhängiger Freileitungsbetrieb

Witterungsabhängiger Freileitungsbetrieb | Einstieg
© Fraunhofer IEE
Witterungsabhängiger Freileitungsbetrieb | Einstieg

Bildbeschreibung "Witterungsabhängiger Freileitungsbetrieb | Einstieg"

  • Leiterseiltemperatur steigt mit Dauerstrombelastbarkeit an
  • Durchhang des Leiterseils nimmt mit Leiterseiltemperatur zu
  • Abstand zu Hindernissen notwendig, um Durchschläge zu vermeiden
  • Leiterseiltemperatur ≤ 80 °C
  • Sicher gestellt durch EN 50182
    • Windgeschwindigkeit: 0,6 m/s
    • Anströmwinkel: 90 ° zum Leiterseil
    • Globalstrahlung: 900 W/m²
    • Lufttemperatur: 35 °C

Zertifiziertes Informationssicherheits-
Managementsystem

Setzen Sie Ihr Vorhaben mit uns um, sind Ihre Daten in sicheren Händen. Der Schutz sensibler Informationen und die Entwicklung sicherer Software sind für uns selbstverständlich und integraler Bestandteil unserer Arbeit. So ist unser Informationssicherheits- Managementsystem durch die DQS GmbH nach DIN EN ISO / IEC 27001 : 2017 zertifiziert. Regelmäßige interne und externe Audits garantieren einen hohen Standard.

Unsere Lösungen

Die Lösungen des Fraunhofer IEE decken den gesamten Bereich des WAFB ab. Potentialstudien, mit denen der voraussichtliche Nutzen ersichtlich wird, sind ein wichtiger Entscheidungshelfer in der Planungsphase. Bei der Umsetzung unterstützt die Detektion kritischer Spannfelder (Hot-Spots) ebenso, wie die Optimierung der Standortwahl für den optionalen Aufbau von Messsensorik. Für den Live-Betrieb liefern wir Istzustandsschätzungen ebenso wie Prognosen der Dauerstrombelastbarkeit oder Leiterseiltemperatur. Zudem haben wir maßgeschneiderte Verfahren für die Überprüfung der einlaufenden Messwerte auf Korrektheit. Bei kurzzeitigem Ausfall von Sensoren bestimmen wir bestmögliche Ersatzwerte.

Resultierende Strombelastbarkeit an Hand realer Lufttemperaturmessungen

Resultierende Strombelastbarkeit an Hand realer Lufttemperaturmessungen
© Fraunhofer IEE
Resultierende Strombelastbarkeit an Hand realer Lufttemperaturmessungen

Datengrundlage

  • Leiterseil
    – Werkstoff: AL/ST
    – Querschnitt: 265/35
  • Meteorologische Bedingungen
    – Entsprechend EN 50182
    – Lufttemperatur
    – Messungen einer Station in
    Westdeutschland
    – zeitliche Auflösung 15 Minuten

Cigré-Modell

  • Bestimmung der Strombelastbarkeit
  • Berücksichtigung der
    – Erzwungenen Konvektion
    – Natürlichen Konvektion
    – Wärmeabstrahlung
    – Globalstrahlungsabsorbtion