10-0228 ETG MI 2010 2 web - Hochschule Furtwangenhoenig/2010/ETG_MI...die Stärke des VDE,...

erkennen wir auch daran, dass die ETGzunehmend häufig von den politischenInstitutionen in die Konsultation einbezo-gen wird.

Die vor uns liegende zweite Jahreshälftebringt zwei aus Sicht der ETG wichtigeEreignisse: Am 8. und 9. November findetin Leipzig der VDE-Kongress statt. Er hatdas Thema E-Mobility und wird ein Novumbieten: Erstmals ist es dem Programm-ausschuss gelungen, unter dieser Über-schrift ein gemeinsames Programm allerFachgesellschaften zu erarbeiten. Sie wer-den deshalb in der Struktur des Kon-gressprogramms die Fachgesellschaftennicht finden. Stattdessen ist das Pro-gramm nach Themenschwerpunkten ge-gliedert, zu denen alle FachgesellschaftenBeiträge stellen. Der Kongress wird damitdie Stärke des VDE, übergreifendesWissen aus Elektro- und Informations-technik zu bündeln, konsequent zum

Ausdruck bringen. Ich hoffe, dass er damitauch für Sie noch attraktiver wird, so dasszahlreiche ETG-Mitglieder den Weg nachLeipzig finden.

Das andere wichtige Ereignis für die ETGist natürlich die Wahl des neuen ETG-Vorstands. Sie halten die letzte Mitglieder-information der Amtszeit des aktuellenVorstands in den Händen. Aus diesemAnlass möchte ich Ihnen schon jetzt imNamen aller Vorstandsmitglieder für IhrVertrauen, Ihre Anregungen und natürlichganz besonders den vielen aktivenMitgliedern für Ihre Unterstützung undMitarbeit danken.

Der Wahlausschuss hat für die Amtsperio-de 2011 bis 2013 aus den drei BereichenElektrizitätsversorgung, Industrie und Hoch-schulen/Behörden/Forschungseinrich-tungen/sonstige Einrichtungen renommier-te Kandidaten gewinnen können – sicher-lich auch ein Beleg für Attraktivität desEngagements in unserer Gesellschaft. Nunist es an Ihnen, dem neuen Vorstand einüberzeugendes Mandat zu geben. Bittenehmen Sie Ihr Wahlrecht wahr! Der neueVorstand wird im Übrigen im Rahmen desVDE-Kongresses vorgestellt, und zwarerstmals in unserer Mitgliederversammlungam zweiten Kongresstag. Wie die Betei-ligung bei der Vorstandswahl hat auch derBesuch der Mitgliederversammlung eingewisses Potential nach oben – vielleichtnehmen Sie, sofern Sie die Mitglieder-versammlung in der Vergangenheit nichtbesucht haben, die Vorstellung des Vor-stands und das neu gestaltete Programmzum Anlass, dies in diesem Jahr zuändern. Wir, der amtierende Vorstand unddie Geschäftsführung, würden uns darüberfreuen!

Wie immer wünsche ich Ihnen nun eineinteressante Lektüre – es gibt natürlichnoch viel mehr zu berichten, als in dieserEinführung erwähnt werden kann!

Ihr

Jochen Kreusel

EDITORIAL

Liebe ETG-Mitglieder,

schon ist das Jahr2010 zur Hälfte ver-gangen. In den zu-rückliegenden Mona-ten hat die ETG ihrenerfolgreichen Weg, sichzu aktuellen Themenzu Wort zu melden, mitder Vorstellung dreierweiterer Arbeitsergeb-nisse fortgesetzt: dieAnalyse „Smart Energy

2020 – vom Smart Metering zum SmartGrid“ die Studie „Elektrofahrzeuge“ sowieein Positionspapier „Übertragung elektri-scher Energie“ wurden präsentiert undstießen wiederum auf breites Interesse. DieBedeutung dieses Teils der Arbeit der ETG

EnergietechnischeGesellschaft im VDE (ETG)Stresemannallee 1560596 Frankfurt/Main

Tel. 069-6308 346Fax 069-6308 9822E-Mail: [email protected]://www.vde.com/etg

Energietechnische Gesellschaft im VDE (ETG)Nr. 2 Juni 2010

ETGMitgliederinformation

I N H A L TEditorial . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1Technik & Trends . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2Energie – die Herausforderung des 21. Jahrhunderts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2Netzintegration und Lastmanagement von Plug-In Hybrid- und Elektrofahrzeugen . . . . . . . . . 6Smart Metering und Smart Grid . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10Potential von Silizium-Karbid und anderen Halbleiter-Materialien mit großemBandabstand für leistungselektronische Anwendungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15Bahnstromumrichter Datteln, Planung und Bau der weltweit größtenBahnstromumrichteranlage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16Fahrerlos und flexibel: Neue Bahn für Flughäfen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20Aus der internationalen Arbeit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20CIGRE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20CIRED . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21FNN Aktuell . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22FFN Lastenheft für EDL21-Zähler . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22ETG Aktuell . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23ETG-Vorstandswahl 2010 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23Mitgliederversammlung am 09.11.2010 in Leipzig . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24Workshop ETG-VDE BV/LV „Information und Kooperation“ am 05.10.2010 in Frankfurt am Main . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24Interview mit dem ETG-Vorstandsmitglied Prof. De Doncker . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24Vorschau ETG-Veranstaltungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25Rückblick ETG-Veranstaltungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28Aktuelles aus den Fachbereichen/Fachausschüssen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41Neue Veröffentlichungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42Leserforum . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43Einleger ETG-Veranstaltungskalender

Prof. Dr.-Ing. JochenKreusel, ABB AG,Vorsitzender der ETG

Welt, China und Indien, ihren Anteil von 7%bzw. 2% auf 14% resp. 5%. Und obwohlder Verbrauch der Länder der restlichenWelt kräftig von 69 auf 150 EJ stieg, blieber relativ zum weltweiten Gesamt-verbrauch nahezu konstant bei ca. 30%.Bild 2 verdeutlicht diese Verhältnisse.

Wenn man davon ausgeht, dass sich derWohlstand der sich entwickelnden Länderin den kommenden Jahrzehnten immermehr dem der Industrieländer angleichtund gleichzeitig ihre Bevölkerung auchweiterhin stark wächst, bedeutet das einenweiterhin starken Anstieg des Primär-energieverbrauchs in diesem Jahrhundert.Dies verdeutlicht auch der Pro-Kopf-Verbrauch in den jeweiligen Regionen. ImJahr 2005 betrug er in der OECD fast 10-mal so viel wie in Indien und das 4-fache

wie stellen wir sicher, dass die Zunahmeder Umweltschäden uns nicht der Lebens-grundlagen beraubt?

2. Primärenergieverbrauch

Der weltweite Primärenergieverbrauch hatsich in den letzten 35 Jahren mehr als ver-doppelt. Er stieg von 232 EJ im Jahre1971 auf 479 EJ in 2005 [2]. ZurVerdeutlichung der Größenordnungen: 2EJ entsprechen etwa dem Strom-verbrauch der Bundesrepublik Deutsch-land in einem Jahr. Während in Jahr 1971die Industrieländer (OECD) noch über 61%des Primärenergieaufkommens verbrauch-ten, sank ihr Anteil bis 2005 auf 49%.

Im gleichen Zeitraum verdoppelten die bei-den bevölkerungsreichsten Länder der

TECHNIK & TRENDS ETG-Mitgliederinformation Juni 20102

TECHNIK UND TRENDS

� Energie – die Herausforde-rung des 21. Jahrhunderts

1. Einführung

Das vergangene Jahrhundert war geprägtdurch eine weltweite Industrialisierung.Nach den Staaten Europas und Nord-amerikas haben auch viele Länder Asiensund Südamerikas in den letzten Jahr-zehnten des 20. Jahrhunderts eine schnel-le Industrialisierung erlebt. Diese Industria-lisierung war begleitet durch eine rasanteEntwicklung der Informations- und Kom-munikationstechnik. Computer und draht-lose Kommunikation erlebten einen phäno-menalen Aufstieg. Die für diese Ent-wicklung erforderliche Energie stand inausreichendem Maße und zu günstigenPreisen zur Verfügung. Zunächst stelltendie Wasserkraft und die Kohle dasRückgrat der erforderlichen Primärenergiezur Erzeugung von Strom die Haup-tenergieträger dar. In der Mitte desJahrhunderts trugen dann Erdöl und spä-ter verstärkt Erdgas sowie die Kernenergieeinen wesentlichen Teil der notwendigenPrimärenergieressourcen bei.Mit der weiter fortschreitenden Industria-lisierung, insbesondere der bevölkerungs-reichen Länder Asiens, stieg der Bedarf anEnergie weithin ungebremst an. Durch dieVerbrennung der fossilen EnergieträgerKohle, Erdöl und Erdgas nahm der Aus-stoß von Treibhausgasen kontinuierlich zu.Das galt insbesondere für das Treibhaus-gas CO2. Gleichzeitig beobachtete maneinen Anstieg der durchschnittlichenErdoberflächen-Temperatur. Seit Beginnder Industrialisierung stieg diese um 0,9 °C(Bild 1). Die Wissenschaft sieht in dergestiegenen Konzentration von CO2 in derAtmosphäre die Ursache für diesenTemperaturanstieg.

Diese Vermutung ist nicht ganz unumstrit-ten, aber die Mehrheit der sachkundigenWissenschaftler unterstützt diese These.Der weithin wachsende weltweite Energie-bedarf sowie die Folgen des CO2 Anstiegs– neben anderen schädlichen Umwelt-gasen wie zum Beispiel Methan – stellendie Herausforderung unseres Jahrhun-derts dar: Woher beziehen wir die erforder-lichen Energieressourcen für die weitereEntwicklung des Wohlstandes der immernoch wachsenden Erdbevölkerung und

Bild 1: Anstieg der durchschnittlichen Erdoberflächentemperatur seit 1850 [1]

Bild 2: Entwicklung des weltweiten Primärenergieverbrauchs von 1971 bis 2005

Prof: Dr.-Ing. Wolfgang SchröppelVorsitzender EUREL Task Force„Power Vision 2040“

Industrieländer, das sind im WesentlichenEuropa und Nordamerika, wird die Zu-nahme ihrer Bevölkerung sich verstärkendauf den Weltenergiebedarf niederschlagen:zum einen durch die zu erwartendeErhöhung des Lebensstandards dieserLänder und zum anderen eben durch denBevölkerungszuwachs.

Unterstellt man die Bevölkerungsent-wicklung nach Bild 3 und geht von einemzukünftigen weltweiten Pro-Kopf-Ver-brauch von 200 GJ/Kopf/Jahr aus – dasentspricht dem derzeitigen Pro-Kopf-Ener-gieverbrauch in den Industrieländern –,dann wird sich der Weltenergieverbrauchbis 2050 mindestens vervierfachen(!).

Diese Zunahme des Bedarfs muss unterzwei Gesichtspunkten betrachtet werden.

Über welche Reserven an Primärenergiewie Kohle, Erdöl, Erdgas und Uran verfügtunser Globus? Sie stellen derzeit dasRückgrat der Primärenergieversorgungweltweit dar. Und welche CO2-Belastungkönnen wir der Erde zumuten, wenn manden Berechnungen des IPCC (Inter-gouvernmental Panel of Climate Change)folgt.

4. Reserven & Ressourcen

Die Weltenergieversorgung hängt derzeitvon der Verfügbarkeit der fossilen Ener-gieträger ab. Erneuerbare Energien spielenim Weltmaßstab noch eine untergeordneteRolle. Daher sind zumindest in den näch-sten Jahrzehnten die verfügbaren Reser-ven an fossilen Rohstoffen entscheidendfür eine sichere Energieversorgung. Dasgilt insbesondere für Kohle, Erdgas undErdöl, in geringerem Maße auch für Uran.

Auf der Basis von Exploration können dieReserven an fossilen Brennstoffen abge-schätzt werden. Diese Abschätzungensind naturgemäß mit Fehlern behaftet.Noch unsicherer ist das Wissen über diesogenannten Ressourcen an fossilerEnergie. Damit sind solche Reservengemeint, deren Existenz zwar nicht be-kannt sind, die aber aufgrund des geologi-schen Wissens über die Erdschichten ver-mutet werden. So werden derzeit dieReserven an Kohle mit 660 Mrd. t SKE(Steinkohleeinheiten) abgeschätzt, dieRessourcen jedoch auf das 6-fache.Anders ist die Situation allerdings beimRohöl. Hier weiß man von Reserven über235 Mrd. t SKE, aber man vermutet Res-sourcen nur im Umfang des 1,5-fachen.Bei Erdgas ist die Situation etwas besser.Die Reserven betragen 230 Mrd. t SKEund die Ressourcen summieren sich aufdas 2,5-fache.

des Verbrauchs in China. Mit dem Angleichdes Lebensstandards der Entwicklungs-länder an den der Industrieländer würdedas eine Verdreifachung des Weltener-gieverbrauchs bedeuten bei gleichzeitigerAnnahme, dass der Verbrauch der OECDLänder nur noch unwesentlich steigt unddie Weltbevölkerung nahezu konstant blie-be – beides Annahmen, die unrealistischsind. Das bedeutet, dass der Energie-verbrauch noch stärker steigen wird. Wiestark wird im Wesentlichen durch zweiFaktoren bestimmt: durch die Zunahmeder Weltbevölkerung und durch dieSteigerung der Energieeffizienz sowie dieErfolge beim Einsparen von Energie in denEnergie verbrauchenden Geräten, Syste-men, Anlagen und Prozessen.

3. Entwicklung der Weltbevölkerung

Die zukünftige Entwicklung des Weltener-gieverbrauchs hängt unmittelbar von derEntwicklung der Weltbevölkerung ab. Inden letzten 50 Jahren hat sich dieWeltbevölkerung mit einem Anstieg von2,5 Mrd. auf über 6 Mrd. mehr als verdop-pelt.

Dieser schnelle Anstieg wird sich nachAngaben der Deutschen Stiftung Welt-bevölkerung in den nächsten 50 Jahrenmit großer Wahrscheinlichkeit fortsetzen[3]. Die Grafik in Bild 3 verdeutlicht dieseEntwicklung. Man rechnet mit einerWeltbevölkerung von 9 Mrd. Menschen imJahr 2050. Dabei wird sich die Verteilungder Menschheit auf die Kontinente verän-dern. Während die Bevölkerung in Europaabnehmen und in Nordamerika leichtzunehmen wird, erwarten wir eine Ver-doppelung der Bevölkerung in Afrika undeine weitere starke Zunahme in Asien undLateinamerika. Da sich aber die Ent-wicklungsländer auf einem viel niedrigerenEnergieverbrauchsniveau befinden als die

ETG-Mitgliederinformation Juni 2010 TECHNIK & TRENDS 3

Bild 3: Entwicklung der Weltbevölkerung

Bild 4: Reichweite der fossilen Energieträger

CO2-Konzentration in der Atmosphäre dieUrsache der Temperaturerhöhung ist.

Die UN haben in den 90er Jahren einenWeltklimarat (IPCC IntergouvernmentalPanel of Climate Change) eingesetzt, dersich mit der Klimaveränderung und derenAuswirkung befassen soll. Er legt regel-mäßig Berichte über die Entwicklung desWeltklimas vor und prognostiziert derenEntwicklung und Auswirkungen. In seinemvierten Sachstandsbericht [1] hat er einePrognose über die Entwicklung der Erd-oberflächen-Temperatur bis 2100 abgege-ben. Bild 6 zeigt die prognostizierteTemperaturentwicklung abhängig von ver-

schieden Szenarien. Die Modelle A sindmehr wirtschaftsorientiert, während dieModelle B mehr umweltorientiert sind. DasSzenario B1 ist geprägt durch den starkenEinsatz von erneuerbaren Energien undweist den geringsten Temperaturanstiegauf, Szenario A1F1 ist fossilintensiv undhat eine Anstiegsspannweite von 2,4 °Cbis 6,4 °C. Um den Temperaturanstieg auf+ 2 °C sicher zu beschränken, fordert derIPCC eine Stabilisierung der CO2-Konzen-tration in der Atmosphäre auf einen Wertvon 450 ppm CO2.

Die Auswirkungen der Klimaveränderungsind mannigfaltig. Die Erhöhung desMeereswasserspiegels führt zur Überflu-tung großer Landflächen, die Klimazonenverschieben sich mit der Folge von erhöh-ter Trockenheit und Wasserarmut, es kannzur Ausbreitung von Krankheiten wie z. B.Malaria kommen. Der Stern Report [5]schätzt eine Verringerung des Welt-Bruttoinlandsproduktes um 5 bis 20% alsFolge der Klimaveränderung ab. Alle dieseAuswirkungen werden derzeit heftig disku-tiert wie zum Beispiel auf der letzten UNKlimakonferenz in Kopenhagen. Allerdingskonnte man sich (noch) nicht auf dringendnotwendige Gegenmaßnahmen einigen.

6. Lösungsansätze für eine nach-haltige Energieversorgung

Als Konsequenz aus dem oben gesagtenmüssen Maßnahmen ergriffen werden, umeine Optimierung der zum Teil widerstre-benden Anforderung nach Umweltver-träglichkeit, ökonomischer Prosperität undVersorgungssicherheit zu erreichen. Dabeisind als Randbedingungen u.a. zu beach-ten: die Ressourcen an fossiler Energiesind endlich und der schädliche Tempe-raturanstieg ist einzudämmen.

Ermittelt man auf der Basis der verfügba-ren Reserven und des derzeitigen Ver-brauchs die Reichweite des jeweiligenEnergieträgers, dann ergeben sich dieWerte des Bildes 4 [4]. Die Reichweite fürKohle wird mit ca. 200 Jahren abge-schätzt, die von Erdöl, Erdgas und Uranmit 40 - 60 Jahren. Diese Zahlen mögensich durch die vermuteten Ressourcennoch vergrößern, sie zeigen aber deutlichdie Endlichkeit der fossilen Energieträgerauf. Wenn man statt des heutigen denzukünftigen Bedarf an Primärenergieberücksichtigt, dann werden die Reservenund die Ressourcen noch schnellerschrumpfen. Die fossile Energieära wirdmit großer Wahrscheinlichkeit in 2 bis 3Generationen zu Ende gehen. Sie kann nurnoch eine Brücke in eine neue Ära sein.

5. Klimaänderungen

Die Verbrennung von fossilen Energie-trägern verursacht eine drastische Erhö-hung der Emissionen von Treibhausgasen.Diese anthropogenen Treibhausgase wie-derum verursachen in der Atmosphäreeine Veränderung der Strahlung auf dieErdoberfläche.

Die Folge ist eine Erhöhung der durch-schnittlichen Erdoberflächentemperatur.Bild 5 zeigt beispielhaft die Sommer-eisschmelze in Grönland im Jahre 2002verglichen mit dem Jahr 1992. Es ist deut-lich zu erkennen, wie sich das Eis in denSommermonaten 2002 weiter in dasLandesinnere zurückgezogen hat als 10Jahre zuvor. Die Ursachen werden zwar inder Wissenschaft immer noch strittig dis-kutiert, aber die Mehrheit der Wissen-schaftler ist der Meinung, dass die erhöhte


Bild 5: Eisschmelze in Grönland

Bild 6: Entwicklung der Erdoberflächentemperatur

1992 2002

Ein zweites Beispiel aus dem Haushalts-gerätesektor verdeutlicht, was an Ein-sparungen von Ressourcen bereits erreichtwurde. Der Stromverbrauch von Kühl-schränken konnte von 1990 bis 2007 um79% (!) gesenkt werden. Bei Gefrier-schränken wurde der Stromverbrauch um75% und bei Kombigeräten um 61%gesenkt. In den kommenden Jahren wer-den wir den Strom- und Wasserverbrauchder Haushaltsgeräte noch erheblich weiterreduzieren können.

Ein drittes Beispiel aus der Fahrzeug-branche: Ein VW-Polo hatte im Jahr 1994einen Verbrauch von 6,4 l/100km, in 2009einen Liter oder ca.15% weniger. Ent-sprechend konnten die CO2 Emissionenebenfalls um 15% gesenkt werden. Auchhier sind die Potentiale bei Weitem nochnicht ausgeschöpft.

Neben der Verbrauchssenkung spielt imStrombereich die Erzeugung eine großeRolle, wenn es um die Frage derWirtschaftlichkeit, der Umweltverträg-lichkeit und der Versorgungssicherheitgeht. Unter der Annahme, dass derStromverbrauch in Deutschland nur nochum 0,6%/a steigt, wurden in einerVDE/ETG-Studie [7] für eine Reihe vonSzenarien durch Gestaltung des Energie-Mix die CO2-Senkungspotentiale und dieInvestitionskosten für die Entwicklung bis2020 berechnet und die drei DimensionenWirtschaftlichkeit, Umweltverträglichkeitund Versorgungssicherheit bewertet. DasErgebnis für drei der betrachteten Sze-narien ist im Bewertungsdiagramm Bild 7

dargestellt. Das Szenario 1 entspricht denVorstellungen der letzten Regierung mitKernkraftausstieg bis 2021, das Szenario2 stellt einen Energiemix dar mit 25%erneuerbaren Energien, 22% Kernkraft,30% Kohle, 20% Erdgas und den Restandere Energieträger. Szenario 3 schließ-lich sieht einen kompletten Ausstieg ausKernkraft und Kohle bis 2020 vor undbasiert auf 50% Erdgas und 40% erneuer-baren Energien.

Das Bewertungsdreieck zeigt sehr gut, wieausgewogen die Szenarien sind. Währenddas Szenario1 in der Versorgungs-sicherheit seine Stärke aufweist und beider Umweltverträglichkeit (= CO2-Emissio-nen) schlecht abschneidet, weist Szenario3 eine starke Reduktion der CO2-Emissionen auf, ist sehr teuer und schnei-det wegen der hohen Erdgas-Abhängig-keit in der Versorgungssicherheit schwachab. Szenario 2 ist ausbalanciert, setzt aufden breitesten Energie-Mix und erzielt inder Gesamtbewertung die besten Werte.Das Beispiel zeigt sehr deutlich, dass esnicht den Königsweg in der Erzeugunggibt, der alle Anforderungen maximalabdeckt. Es zeigt sich aber auch, dass einbreiter Energie-Mix mit der optimalenNutzung der verfügbaren Technologien zueinem Optimum führt, nicht jedoch die ein-seitige Ausrichtung auf eine Technologie.

7. Schlussbemerkungen

Dieses Jahrhundert wird geprägt sein, dieEnergiekrise und den Klimawandel zubeherrschen. Dabei spielen zwei Aspektedie Hauptrolle zu einer nachhaltigenLösung.

Zum einen müssen in allen Bereichen dieEnergieeffizienz massiv gesteigert und alleMöglichkeiten zum Einsparen von Energieergriffen werden. Alle Formen der Energie-wandlung und des Energieeinsatzes müs-sen sich an den Forderungen der Umwelt-

Aus dem Katalog von Maßnahmen seienan dieser Stelle einige Wichtige genannt:

- Die Energieeffizienz aller Geräte, An-lagen, Prozesse und Systeme musserheblich gesteigert werden. DieseMaßnahme hat einen sehr nachhaltigenCharakter und ist langfristig eine derkostengünstigsten.

- Neben der Steigerung der Effizienz mussauch Energie eingespart werden durchintelligente Systeme und Prozesse, aberauch durch reinen Verzicht!

- Die Wirkungsgrade der Kraftwerke, derFahrzeuge und aller anderen Antriebesind weiterhin deutlich zu steigern. Dasgilt auch für alle anderen Energie-verbraucher.

- Die erneuerbaren Energien müssen zuden konventionellen Primärenergien beider Stromerzeugung in einem ausgewo-genen Mix stehen, um die jederzeitigeVerfügbarkeit von Strom sicherzustellen.

- Es sind hohe Investitionen in Forschungund Entwicklung erforderlich, um dienotwendigen technischen Verbesserun-gen sicherzustellen.

- Der Einsatz erneuerbarer Energie-ressourcen wie Wasser, Wind, Sonne,Biomasse und Geothermie muss intensi-viert werde. Welche Ressource wannund wo optimal eingesetzt wird, istabhängig von den regionalen Umge-bungsbedingungen.

- Es ist ein Umdenken erforderlich inunserer Anspruchshaltung; nicht immermehr, sondern auch mal weniger. Wirmüssen ideologischen Ballast abwerfen!

Einige Beispiele sollen die Potentiale ver-deutlichen. Würde man auf der Grundlageunseres heutigen Wissens- und Produk-tionsstandes die elektrischen Geräte,Systeme und Anlagen in Deutschland inden nächsten 20 Jahren innovieren, dannkönnte man über 20% an elektrischemStrom einsparen. In einer VDE/ETG-Studiezum Thema Energieeffizienz [6] wurdendiese Potentiale in den verschiedenenAnwendungsgebieten ermittelt (Tabelle 1).Dabei wurden auch Mengensteigerungenbei den elektrischen Geräten und auchneue Anwendungen wie z. B. Wärme-pumpen berücksichtigt, die eine Erhöhungdes Stromverbrauchs bedeuten. Die Ein-spargewinne ohne die neuen Anwen-dungen und bei gleichen Mengen an bis-herigen Anwendungen würden noch stär-ker ausfallen.


Bild 7: Bewertung von 3 Szenarien zur Stromerzeugung in Deutschland [7]

Tabelle 1: Stromverbrauchsentwicklung in Deutschland in den verschiedenen Anwendungs-gebieten bei Nutzung der heute verfüg-baren Effizienzpotenziale [6]

zung der Fahrzeugbatterien zugunsten desNetzes. Dazu bedarf es der Einbindung derFahrzeuge in ein Lastmanagementsystem.

Fragen, die sich in diesem Zusammenhangstellen sind z. B.: wie die Fahrzeuge in dasNetz integriert werden, welche Lade-leistungen zu erwarten sind, wie eineKommunikationsanbindung der Fahrzeugeaussehen kann, welches Nutzer- undLastverhalten zu erwarten ist, welcheEnergie die Fahrzeuge pro Tag benötigen,welche Netzauswirkungen zu erwartensind oder auch wann und wo ein Fahrzeugsinnvoll in ein Lastmanagementsystemintegriert werden kann. Der vorliegendeBeitrag versucht sich den Antworten die-ser Fragestellungen zu nähern.

2. Ladeanschluss

Die Anschlussart der Fahrzeuge amVersorgungsnetz ist abhängig von derLadeleistung bzw. von der maximal zuVerfügung stehenden Leistung desNetzanschlusses sowie vom Ort derLadung, d. h. ob an einem privaten Haus-anschluss oder an einer öffentlichenLadesäule geladen wird. Einen Überblicküber verschiedene konduktive Anschluss-möglichkeiten für Elektrofahrzeuge liefertdie DIN 61851-1. In der Norm wird zwi-schen den in Bild 1 wiedergegebenen 4Anschlussvarianten unterschieden. DieLadegeräte der Anschlussarten 1 - 3 sindals Bordladegeräte auf Fahrzeugseite vor-gesehen.

Anschlussart 1 und 2 sind für den privatenBereich (Hausanschluss) vorgesehen. Beieinem einphasigen Anschluss in An-schlussart 1 mit einer Ladeleistung von biszu 3,7 kW (16 A) liegen die üblichenLadedauern für eine Vollladung beiElektrofahrzeugen zwischen 7 und 10Stunden. Kürzere Ladedauern können miteinem Drehstromanschluss bei Lade-leistungen bis 11 kW erzielt werden. InAnschlussart 2 können bei Absicherungder Phasen bis 32 A Ladeleistungen von7,4 kW (einphasig) bzw. 22 kW (dreiphasig)bereitgestellt werden. Für den Betrieb inAnschlussart 2 ist ein spezielles Schutz-gerät im Kabel vorgesehen.

In den Anschlussarten 3 und 4 werdenLadestationen eingesetzt. Die Stationenkönnen speziell für höhere Leistungen aus-gelegt werden und eignen sich insbeson-dere für den öffentlichen Ladebereich. DieFahrzeuge werden bei der Anschlussart 3mit Wechselstrom oder Drehstrom und beider Anschlussart 4 mit Gleichstrom ver-sorgt. Im Fall der Anschlussart 4 werdenexterne Ladegeräte eingesetzt, bei denenLadeströme bis 400 A bei einer Lade-leistung von bis zu 240 kW zulässig sind(Schnellladestationen). Bei sehr hohenLadeleistungen ist ein Anschluss der DC-Stationen an das Mittelspannungsnetzdenkbar.

3. Kommunikationsanbindung

Grundlegende Voraussetzung für dieEinbindung der Fahrzeuge in ein Last-managementsystem, sei es beim direktenoder beim indirekten preisbasierten Last-management, ist eine Kommunikations-verbindung vom Lastmanagementsystemzum Fahrzeug bzw. zum Anschlusszähler.Der kommunikationstechnischen Anbin-dung kommt eine doppelte Bedeutung zu,da sie ferner zur Abrechnung der Lade-strommengen genutzt werden kann.

verträglichkeit ausrichten. Nur so wird esmöglich sein, der wachsenden Welt-bevölkerung ausreichend Energie zurVerfügung zu stellen und die Umwelt inBalance zu halten.

[1] UNEP Intergovernmental Panel ofClimate Change IPCC, FourthAssessment Report (AR4), 2007

[2] International Energy Agency IEA, 2007

[3] Deutsche Stiftung Weltbevölkerung

[4] Bundesanstalt für Geowissenschaftenund Rohstoffe, 2005

[5] HM Treasury, Nicolas Stern, theEconomics of Climate Change, 2006

[6] VDE/ETG, Effizienz- undEinsparpotentiale an elektrischerEnergie in Deutschland, 2008

[7] VDE/ETG, Die deutschen Energie-und Klimaziele in Gefahr - lassen sichdie Vorgaben im Stromsektor errei-chen?, 2009

� Netzintegration undLastmanagement vonPlug-In Hybrid- undElektrofahrzeugen

1. Einleitung

Die Anzahl der Elektrofahrzeuge (EV) undPlug-In Hybride (PHEV), die am Netz gela-den werden können, ist derzeit ausNetzsicht noch vernachlässigbar gering.Doch die Automobilindustrie hat für dienächsten Jahre zahlreiche Modelle an-gekündigt. Es besteht die Möglichkeit,dass diese Fahrzeuge mittelfristig einennennenswerten Anteil auf den Straßenausmachen [1], [2]. Mit wachsender Fahr-zeugzahl können aus Sicht des Versor-gungsnetzes Probleme verbunden sein,wie z. B. lokale Netzengpässe. Durch dieFahrzeuge können sich aber auch neueMöglichkeiten ergeben, wie z. B. die Nut-


Prof. Dr.-Ing. Christian Rehtanz, TU Dortmund

Dipl.-Ing. JohannesRolink, TU Dortmund

Bild 1: Anschlussarten nach DIN 61851-1 Bild 2: Direkte Kommunikation zwischen Fahrzeug und Fahrzeugabrechnungssytem

Diese Reichweite wird laut Hersteller-angaben von nahezu allen angekündigtenElektrofahrzeugen erreicht und wird daherim Folgenden als Substitutionsgrenze ver-wendet. Unter Berücksichtigung diesesSchwellenwertes ergibt sich eine durch-schnittliche Tagesfahrleistung von 29,6 kmpro PKW. Das entspricht einer Jahres-fahrleistung von rund 11.000 km.

Der Anteil der am Tag mobilen PKWbeträgt für die Wochentage Montag bisFreitag ca. 65% und sinkt zum Wochen-ende auf unter 50% ab. Das bedeutet,dass an einem Werktag nur etwa 65% bis70% aller Elektrofahrzeuge aktiv in einLastmanagementsystem zur Ladesteue-rung integriert werden können, da die übri-gen Fahrzeuge vollgeladen oder nicht amNetz angeschlossen sind.

4.2 Ladeinfrastruktur

Für die Zukunft sind verschiedene Formeneiner auf konduktivem Laden basierendenLadeinfrastruktur vorstellbar. Im Heim-

hängigkeit der Tageszeit. Im Schnitt fahrenwährend des Tages ca. 5% der am Tagmobilen Fahrzeuge gleichzeitig, d. h. dassim Tagesverlauf durchschnittlich 95% deram Tag mobilen Fahrzeuge ruhen.Zwischen 07:00 Uhr und 08:00 Uhr ergibtsich eine morgendliche Mobilitätsspitze.Die meisten Fahrzeuge werden nachmit-tags zwischen 16:00 Uhr und 17:00 Uhrgenutzt. Der Großteil der am Tag mobilenFahrzeuge steht in der Zeit zwischen 22:00Uhr abends und 06:00 Uhr morgens.Diese relativ lange Zeit eignet sich beson-ders gut für Lastverschiebungen.

Aufgrund ihrer begrenzten Reichweite wer-den rein elektrisch betriebene Fahrzeugekonventionelle Fahrzeuge mit Verbren-nungsmotor nur bedingt substituieren kön-nen. Sie bieten sich eher als Zweit- oderDrittfahrzeuge an. Aber auch Erstfahr-zeuge können durch Elektrofahrzeugeersetzt werden, sofern deren Tages-fahrleistung üblicherweise innerhalb be-stimmter Reichweiten liegt. 90% allerTagesfahrstrecken sind kürzer als 100 km.


Die heute meist verfolgte Variante bestehtdarin, dass der jeweilige Ladepunkt miteinem erweiterten elektronischen Zähler(Smart Meter) ausgestattet ist, der übereine geeignete Kommunikationstechnik(PLC, GPRS) mit Lastmanagementsig-nalen angesprochen werden kann. Vonhier kann das Fahrzeug über eine PLC-oder Nahfunk-Kommunikation angesteuertwerden, um die Ladeleistung zu beeinflus-sen.

Als Alternative bietet sich eine direkteVariante an, bei der das Fahrzeug miteinem Abrechungssystem und gleichzeitigmit einem Lastmanagmentsystem überMobilfunktechnologien kommuniziert (sie-he Bild 2). Der Abrechnungszähler wirddann ebenfalls ins Fahrzeug verlegt, umeine ladepunktunabhängige individuelleAbrechnung zu ermöglichen. Das Fahr-zeug kommuniziert mit dem Ladepunkt,um eine örtliche Kennung z. B. über RFIDoder PLC zu erhalten. Das Fahrzeug-abrechnungssystem und das Abrech-nungssystem für den hinter dem Lade-punkt befindlichen Zähler nehmen denAusgleich der Abrechnung vor.

Aus Sicht der Kommunikationsanbindungkommt in jedem Fall der Smart-Meter-Technologie eine wesentliche Bedeutungzu. Im Sinne eines zukünftigen Last-managements sowie der Abrechnung derLadestrommengen hat eine vollständigeIntegration der Ladeinfrastruktur und derFahrzeuge in die Smart-Meter-Systemestandardisiert zu erfolgen.

4. Last- und Ladeverhalten vonElektrofahrzeugen

Im Folgenden werden auf das Mobilitäts-verhalten von heutigen PKW näher einge-gangen und anhand dessen sowie aufBasis verschiedener Szenarien Lastprofilefür Elektrofahrzeuge abgeleitet.

4.1 Mobilitätverhaltens von PKW

Das Mobilitätsverhalten heutiger PKW’swird von vielen Faktoren bestimmt, wie z. B. der Entwicklung des Ölpreises, derdemographischen Entwicklung, von ge-setzlichen Rahmenbedingungen wie derMineralölsteuer und der Pendlerpauschalesowie der Entwicklung des öffentlichenNahverkehrs. Langfristig gesehen ändertsich das Mobilitätsverhalten nur langsam[3]. Als Datenbasis zur Analyse des heuti-gen Mobilitätverhaltens diente die vomBundesministerium für Verkehr, Bau undStadtentwicklung (BMVBS) in Auftraggegebene Studie „Mobilität in Deutschland2002“. Im Gegensatz zu den Auswer-tungen der Studie werden im Folgendenfahrzeugbezogene Angaben vorgenom-men.

Bild 3 beschreibt den Anteil des fließendensowie ruhenden PKW-Verkehrs in Ab-

Bild 3: Tagesverkehrsaufkommen der betrachteten Pkws

Bild 4: Anteil der Parkzeiten nach Dauer und Ort innerhalb eines Werktages

der Vergleichbarkeit wird daher angenom-men, dass die Fahrzeuge nur geladen wer-den, wenn die Parkdauer mindestens eineStunde beträgt. Die Fahrzeuge sind zuBeginn der ersten Fahrt am Tag vollgela-den und werden nach dem Ende der letz-ten Fahrt wieder vollgeladen.

Für einen Werktag ergeben sich die in Bild5 wiedergegebenen Ladelastgänge in dendrei Szenarien. Alle drei Fälle weisen einausgeprägtes Leistungsmaximum in denAbendstunden zwischen 18:00 und 19:00Uhr auf. Die durchschnittliche Ladeleistungpro PKW beträgt zu diesem Zeitpunkt zwi-schen 350 W und 500 W. Bei einer Anzahlvon 1 Mio. Elektroautos ergibt sich eineabendliche Ladeleistungsspitze von ca.500 MW (Szenario 1) bzw. 350 MW(Szenario 2, 3). Szenario 2 und 3 weisenaußerdem eine deutliche Ladespitze in derZeit um 08:00 Uhr morgens auf. Hier liegtder Wert der Ladeleistung ähnlich hochwie zum Zeitpunkt der Abendspitze.Auffällig ist im Szenario 2, dass durch dieMöglichkeit, die Fahrzeuge am Arbeitsplatzzu laden, der Verlauf der Ladekurve imSzenario 3 sehr gut angenähert wird.Gegen 04:00 Uhr morgens sind dieFahrzeuge in allen drei Szenarien wiedervollgeladen.

Unter Berücksichtigung einer durchschnitt-lichen Tagesfahrstrecke von 30 km pro Tagund dem angesetzten Verbrauch von 20kWh auf 100 km, ergibt sich ein durch-schnittlicher elektrischer Energiebedarf von6 kWh pro Tag und fahrendem Fahrzeug.Für eine Gesamtanzahl von 1 Mio. Fahr-zeuge resultiert ein Jahresenergieverbauchvon ca. 1,4 TWh. Dies entspricht in etwa0,25% des derzeitigen elektrischen Ganz-jahresverbrauchs in Deutschland.

5. Auswirkungen auf das Nieder-spannungsnetz

Aufbauend auf dem beschriebenen„Heim“-Szenario wurden die Ergebnisse in

eine Netzsimulation überführt. Die ver-schiedenen Modellnetze („Neubausied-lung“, „Wohnsiedlung der 70er Jahre“,„Ländliche Streusiedlung“, „Innerstädti-scher Straßenzug vollelektrifiziert“, „Inner-städtischer Straßenzug allelektrifiziert“)wurden unter Berücksichtigung heutigersowie früherer Planungs- und Betriebs-grundsätze eines Energieversorgers er-stellt. Die Modellierung der Haushalts-lasten wurde über eine Abschätzung derinstallierten Geräteleistung sowie unterBerücksichtigung von praxisnahen Gleich-zeitigkeitsgraden vorgenommen.

Für die Modellierung der Elektrofahrzeugewurden weitere Subszenarien erstellt.Verschiedene Parameter, wie z. B. derDurchdringungsgrad D, d. h. der Anteil anElektrofahrzeugen pro Haushalt, derGleichzeitigkeitsgrad g(n) für die Lade-vorgänge sowie die Ladeleistung wurdendazu variiert. Ferner wurde die Rück-speisung von Elektrofahrzeugen insNiederspannungsnetz betrachtet. Für dieLadeleistungen wurden Werte zwischen3,7 und 22 kW angenommen. Die rea-litätsnäheren Szenarien („real“) berücksich-tigen Gleichzeitigkeitsgrade bei derLadung der Fahrzeuge. Diese wurden aufBasis des Szenarios „Heim“ sowie unterVariation der Ladeleistung ermittelt. In denWorst-Case-Szenarien sowie im Fall derRückspeisung wurde ein Gleichzeitig-keitsgrad von g(n) = 1 angenommen.

Die Modellnetze wurden hinsichtlich derUntersuchungskriterien Spannungsband,Belastung des Transformators sowie derLeitungsbelastung überprüft. Dabei zeigtesich, dass bei hohen Ladeleistungen dieSpannungsbandgrenzen sowie die maxi-mal zulässige Transformatorbelastung diebegrenzenden Kriterien für das Nieder-spannungsnetz darstellen (siehe Bild 6).Anhand der realitätsnäheren Szenarien istzu erkennen, dass bei moderaten Lade-leistungen bis 11 kW aus heutiger Sichtselbst bei großen Durchdringungsgraden

bereich oder auch halböffentlichen Bereichkönnen haushaltsübliche Steckdosen oderspezielle dreiphasige Anschlüsse verwen-det werden. Bei höheren Leistungen musseine automatisierte Freischaltung erfolgen.Im öffentlichen Bereich sind spezielleLadestationen erforderlich, die bei dementsprechenden Schutz- und Freischalt-mechanismen auch hohe Ladeströmeermöglichen. Diese Ladesäulen dienen derErhöhung der Akzeptanz der Elektro-mobilität, da bei vergleichsweise geringenReichweiten die Absicherung zum Nach-laden besteht.

Das Parkverhalten zukünftiger Elektro-PKWwird die Form der Ladeinfrastruktur ent-scheidend mit beeinflussen. Der überwie-gende Teil heutiger PKW parkt nachts aufprivaten Grund [4]. Bild 4 auf Seite 7, gibtAuskunft darüber, wie das Parkverhaltentagsüber in der Zeit zwischen 06:00 und22:00 Uhr für einen Werktag aussieht.Längere Parkzeiten finden fast ausschließ-lich am Arbeitsplatz oder zu Hause statt.An diesen Plätzen ist am ehesten mit einergeeigneten Ladeinfrastruktur zu rechnen.Die Parkzeiten an diesen Orten eignen sichauch zur Verschiebung von Ladezeiten.

Für den weiteren Verlauf werden dreiSzenarien betrachtet:

Szenario 1 „Heim“: Das Laden der Fahr-zeuge ist ausschließlich am heimischenHausanschluss möglich (schwach ausge-baute Infrastruktur)

Szenario 2 „Heim + Arbeit“: Das Ladender Fahrzeuge ist am Arbeitsplatz und amheimischen Hausanschluss möglich (mä-ßig ausgebaute Ladeinfrastruktur)

Szenario 3 „Flächendeckend“: DasLaden der Fahrzeuge ist nahezu flächen-deckend möglich (stark ausgebaute Lade-infrastruktur)

4.3 Ladelast und Energiebedarf

Nachfolgend wird auf die Ladelast und denEnergiebedarf der Elektrofahrzeuge einge-gangen. Alle Angaben werden fahrzeugbe-zogen vorgenommen. Zur Veranschau-lichung werden die Ergebnisse auf einenFahrzeugbestand von 1 Mio. Elektrofahr-zeuge hochskaliert.

Für die Ermittlung der Ladelastgänge wer-den weitere Grundannahmen getroffen.Die Ladung der Fahrzeuge erfolgt frei unddamit aus Netzsicht ungesteuert. Der spe-zifische Verbrauch der Fahrzeuge wird ein-heitlich mit 20 kWh/100 km angesetzt.Dieser Wert berücksichtigt einen zusätzli-chen Lastanteil für weitere elektrischeVerbraucher im Fahrzeug. Zur Ladung derFahrzeuge wird eine konstante Leistungvon 3,7 kW (einphasig, 16 A) angenom-men. Nicht jede Parkzeit eignet sich zurNachladung der Fahrzeuge. Aus Gründen


Bild 5: Tageslastverläufe in den drei Szenarien

heute geforderten Mindestangebots-mengen für die Teilnahme am Regel-leistungsmarkt erfüllen zu können, müssendie Fahrzeuge in großen Anbieterpoolszusammengeschlossen werden.

Aufgrund der im Tagesverlauf schwanken-den Anzahl der am Netz verfügbarenElektrofahrzeuge, sind mit der Erbringungvon Primärregelleistung verschiedeneHürden verbunden. Um entsprechend denheutigen Anforderungen ein konstantes,symmetrisches Leistungsband anbieten zukönnen, müssen mehr Fahrzeuge, als fürdie Erbringung des angebotenen Leis-tungsbandes eigentlich erforderlich wären,gepoolt werden (Überpoolung). Dadurchverringern sich die Einnahmen aus demLeistungspreis für den einzelnen Fahr-zeugnutzer. Ferner müssen aufgrund derSchwankungen die Statiken der Kraft-werke und der am Netz verfügbarenFahrzeuge aufeinander abgestimmt wer-den. Um die Verfügbarkeit der Fahrzeugezu ermitteln, kann eine Kommunikations-anbindung der Fahrzeuge erforderlich wer-den.

Unter Berücksichtigung heutiger Leis-tungspreise sind in Tabelle 1 die Ein-nahmen pro Fahrzeug und Jahr für Lade-/Entladeleistungen von max. |PN| = 3,7 kWfür die zwei Fälle „Variation derLadeleistung“ (Variante 1) sowie „AktiveRückspeisung“ (Variante 2) wiedergege-ben. Um die Mindestangebotsgröße von+/- 5 MW bei einem Leistungsangebot von

+/- 50% PN pro Fahrzeug zu erfüllen, müs-sen bei der Variante 1 mehr als 18.000Fahrzeuge gepoolt werden. Dementspre-chend gering fallen mit maximal 50 € proJahr die Einnahmen für den jeweiligenFahrzeugnutzer aus. Bei der aktivenRückspeisung ergeben sich höhereEinnahmen, jedoch sind diese Werte kri-tisch zu bewerten, da mit der aktivenRückspeisung zusätzliche technischeMaßnahmen im Fahrzeug verbunden sind.Neben einem rückspeisefähigen Umrichterist insbesondere für Schutzeinrichtungenzu sorgen, die bei Netzstörungen dieRückspeisung unterbinden.

Hinsichtlich der Erbringung von Sekundär-regelleistung kann sich ein Energieproblemaus Sicht der Elektrofahrzeuge ergeben,da es vorkommen kann, dass dieseRegelleistungsart wiederholt hintereinan-der abgerufen wird. Hinsichtlich der Zeit-und Arbeitsverfügbarkeit bestehen hoheAnforderungen. Das äußert sich darin,dass die Online-Anbindung der Erzeu-gungseinheiten an den Sekundärreglerheutzutage über ausfallsichere Stand-leitungen erfolgt. Hinzu kommt, dassSekundärregelleistung derzeit in nur zweiZeitscheiben am Tag gehandelt wird. Auchbei der Erbringung von Sekundär-regelleistung hat daher eine starke Über-poolung zu erfolgen. Der Abruf derSekundärregelleistung erfolgt nach demArbeitspreis, d. h. der Einsatz und damitdie Einnahmen aus dem Arbeitspreis kön-nen für den Fahrzeugnutzer nicht garan-tiert werden. Hinzu kommt der im Vergleichzur Primärregelung niedrige Leistungs-preis. Unter den heutigen Rahmen-bedingungen ist daher davon auszugehen,dass eine Erbringung von Sekundär-regelleistung durch Elektrofahrzeuge öko-nomisch nicht sinnvoll ist.

Im Vergleich zur Sekundärregelleistungbietet die Minutenreserve einige Vorzüge.Auch sie hat sehr hohe Anforderungen hin-sichtlich der Arbeits- und Zeitverfügbarkeit,jedoch wird Minutenreserve am Tag in 6Zeitscheiben gehandelt, so dass einFahrzeugpool flexibler am Regelleistungs-markt teilnehmen kann. Aufgrund der sehrhohen Mindestangebotshöhe (+/- 15 MW)sind auch hier sehr große Pools zu erwar-ten. Problematisch ist in diesem Zusam-menhang die sehr geringe Abrufwahr-scheinlichkeit, die trotz des hohen Arbeits-preises einen Einsatz von Elektro-fahrzeugen zur Erbringung von Minuten-reserveleistung unwahrscheinlich macht.

7. Zusammenfassung

Die von Elektrofahrzeugen zu erwartendenLadeleistungen variieren je nach An-schlussart. Ladeleistungen bis zu 22 kWsind laut Norm bei Wechsel- bzw.Drehstromladung zulässig. Zum Schutzdes Versorgungsnetzes kann bei hohenLadeleistungen ein Lastmanagement

kaum Probleme für das Niederspannungs-netz zu erwarten sind. Dieses gilt jedochnur solange, wie die Gleichzeitigkeit desLadens nicht durch ein übergeordnetesLastmanagement erhöht wird.

Wenn die Verteilnetzkapazität nicht ausrei-chend ist oder Spannungsbandverlet-zungen drohen, so kann durch ein koordi-niertes Last- und Netzmanagement ge-gengesteuert werden. Dieses ist insbeson-dere auch dann erforderlich, wenn dasLadeverhalten zur Erbringung von Netz-dienstleistungen (siehe Folgeabschnitt)oder zur Anpassung an das Dargebotregenerativer Energien angepasst werdensoll. Um die damit einhergehende Gleich-zeitigkeit des Ladens so weit möglich zuerhöhen und gleichzeitig die Randbe-dingungen des Netzbetriebs nicht zu ver-letzen, wurde bereits in [5] ein vollständigdezentral agierendes Agentensystem ent-wickelt, welches für die Koordination zwi-schen Erzeugern und Lasten im Verteilnetzsorgt.

6. Erbringung von Regelleistung

Regelleistung kann von Elektrofahrzeugenauf verschiedene Arten erbracht werden.Die Ladung der Fahrzeuge kann gezieltaktiviert bzw. die Ladeleistung variiert wer-den oder das Fahrzeug speist aktiv zurückin das Niederspannungsnetz. Die techni-sche Machbarkeit wurde für die Primär-regelleistung bereits gezeigt [6]. Um die


Variante Poolgröße für Einnahmen p.a. Einnahmen p.a. Einnahmen p.a.+/- 5 MW bei bei +/- 10% PN bei +/- 50% PN bei +/- 100% PN

+/- 50% PN [€/(a*Fzg)] [€/(a*Fzg)] [€/(a*Fzg)]

1: Variation > 18.000 < 10 < 50 -Ladeleistung Fahrzeuge

2: Aktive > 4.000 < 46 < 233 < 465Rückspeisung Fahrzeuge

Tabelle 1: Einnahmen pro Jahr und Fahrzeug aus der Erbringung von Primärregelleistung

Bild 6: Transformatorbelastung bei einer Ladeleistung von 11 kW pro Fahrzeug

Decentralized Power Management.Proceedings of the IEEE InternationalConference SASO, Venice, Italy, 2008

[6] Kempton, W. et al.: A Test of Vehicle-to-Grid (V2G) for Energy Storage andFrequency Regulation in the PJMSystem. Report, University ofDelaware, 2008

� Smart Metering und Smart Grid

1. Kurzfassung

Die Politik hat sich mit dem 20/20/20-Program der EU ein hohes Ziel gesetzt.Um dieses zu erreichen, d.h. bis 2020 um20 Prozent Reduktion des Kohlendioxid-Ausstoßes, 20 Prozent mehr erneuerbareEnergie, 20 Prozent mehr Energieeffizienz,muss als Grundlage flächendeckend derEinsatz dezentraler, erneuerbarer Energie-quellen ausgebaut werden.

Weltweit besteht Übereinstimmung, dassSmart Metering als Basis notwendig ist fürdie Reduktion des CO2-Ausstoßes, Ver-schiebung von Lastspitzen und mehrEnergieeffizienz. Allerdings wird im Mo-ment vielschichtig diskutiert, wo diePotentiale des Return on Investment (ROI)liegen für den breiten Smart MeteringEinsatz beim Haushaltskunden.

Die Umsetzung des Einsparpotentialsbeim Endkunden ist nur mittel- bis langfri-stig zu erwarten. Der Beitrag definiert dieProblemstellung, skizziert mögliche Lö-sungsansätze und zeigt, dass nur dieKombination von Smart Metering mitEnergy Data Management (EDM), SmartHome und e-Mobility langfristig die Ener-gieeffizienz und Lastspitzenverschiebungerbringen kann.

2. Smart Metering

2.1 Motivation und Fragestellungen

Variable Tarife sollen den Anstoß zur Ände-rung des Verbraucherverhaltens bringen,d.h. Reduktion des Verbrauchs und dasVerschieben von Lastspitzen in ver-brauchsarme Zeiten oder in Zeitbereichemit überschüssiger Erzeugung aus demBereich erneuerbarer Energien, typischer-weise Windenergie.

Die Fragen, die sich dabei stellen sind:

Stehen kurzfristig die technischenMöglichkeiten zur Verfügung, um dieUmsetzung beim Endkunden zu realisie-ren?

Ist Home-Automation zeitnah in demMaße beim Endkunden installierbar, sodass die steuerbaren Lasten eine kriti-sche Masse darstellen?

Welche anderen Ansätze stehen zurVerfügung, um kurz- bis mittelfristiggesehen den ROI zu steigern?

2.2 Architektur einer Smart MeteringLösung

Bild 1 zeigt die Architektur des zukünftigenSmart-Grid. Um auf Verbraucherseite einMindestmaß an Steuerbarkeit zu haben,kommt ein Smart-Meter in Basisaus-führung (Bild 1 - A) oder im Vollausbau einSmart-Meter zum Einsatz, welches als

benötigt werden. Grundvoraussetzung fürein Lastmanagement sowie zur Ab-rechnung des Ladestromes ist eine ent-sprechende Kommunikationsanbindungzum Fahrzeug bzw. zum Anschlusszähler.Die aufkommende Smart-Meter-Tech-nologie bietet diesbezüglich ein großesPotenzial.

Das Mobilitätsverhalten der zukünftigenFahrzeugnutzer wird einen wesentlichenEinfluss auf die Auswirkungen der Elektro-mobilität nehmen. Daher wurde auf Basiseiner Studie das Mobilitätsverhalten heuti-ger Pkws untersucht. Hier zeigte sich,dass insbesondere die Parkzeiten amArbeitsplatz oder auch zu Hause aufgrundihrer zeitlichen Länge gute Voraus-setzungen bieten, um die Fahrzeuge zuladen und ggf. Ladelasten zu verschieben.

Ferner wurden anhand verschiedenerSzenarien Ladelastgänge ermittelt sowieder tägliche Energieverbrauch von Elektro-fahrzeugen abgeschätzt. Anhand dieserDaten wurden die Auswirkungen derFahrzeuge auf das Niederspannungsnetzuntersucht. Dabei zeigte sich, dass lokaleNetzengpässe auf der Niederspannungs-ebene, die durch die Ladung der Fahr-zeuge am Hausanschluss hervorgerufenwerden, bei moderaten Ladeleistungen bis11 kW unwahrscheinlich sind und vorerstkeines speziellen Lastmanagements be-dürfen.

Aus regulatorischer Sicht sind im Zusam-menhang mit der Erbringung von Regel-leistung durch Elektrofahrzeuge insbeson-dere die geforderten hohen Arbeits- undZeitverfügbarkeiten sowie die Anzahl dergehandelten Zeitscheiben problematisch.Für den Fahrzeugnutzer ist die Erbringungvon Regelleistung mit Komforteinbußenhinsichtlich Ladedauer und Reichweite ver-bunden. Zusätzlich geht mit dem Einsatzder Fahrzeuge ein finanzieller Mehr-aufwand einher. Die zu erwartendenEinnahmen sind dabei eher gering. AusNetzsicht kann ein erhöhter Gleich-zeitigkeitsgrad in Folge des Abrufs zuÜberlastungen im Niederspannungsnetzführen.

8. Literatur

[1] Roland Berger: Powertrain 2020. In:Automotive Insights (2008), Nr. 2

[2] Deutsche Bank: Electric Cars PluggedIn (2008)

[3] Studie des BMVBS: Szenarien derMobilitätsentwicklung unterBerücksichtigung vonSiedlungsstrukturen bis 2050 (2006)

[4] Naunin, D.: ElektrischeStraßenfahrzeuge. Expert Verlag, 1994

[5] Wedde, H. F.; Lehnhoff, S.; Rehtanz,C.; Krause, O.: Bottom-Up Self-Organization of UnpredictableDemand and Supply under


Dr. Uwe Braun, GE EnergyGermany GmbH

Dipl.-Ing. Dieter Kopp,Alcatel-Lucent

Bild 1: Smart-Grid/Smart-Metering-Architektur

verwendet werden, um einen tieferenEinblick in den aktuellen Netzzustand zuerhalten.

Effizienz & EinsparpotentialDas volle Potential der Einsparungen undLaststeuerung beim Kunden kann nurgehoben werden, wenn auf breiter Frontneben dem Smart Metering auch SmartAppliances d. h. intelligente, im Energie-verbrauch steuerbare Hausgeräte einge-führt werden, die dann über das SmartMeter als Home Gateway oder ein separa-tes Gateway angesteuert werden können.

Das kann reichen vom Wäschetrockner,der in einen Spar- und Knitterschutz-Modus schalten kann, über die Wärme-pumpe der Heizung, bis hin zu einemWasserkocher, der über eine Ampel demKunden ein Preissignal geben kann.

Bild 3 gibt eine Idee davon, wie ein Smart-

Home-Gateway zur gesamten Energie-infrastruktur eines Hauses dienen kann(Bild 1 - B). Die Steuerbarkeit im Fall (A)beschränkt sich auf die Verbrauchs-reduktion bzw. das Umsteuern desVerbrauchs auf CO2-freie Erzeugung durchentsprechende Tarifstrukturen. Im Fall (B)kann, soweit der Kunde dies zulässt, auchdirekt auf die steuerbaren Lasten unddezentrale Erzeuger zugegriffen werden.

Die dezentralen Energieerzeuger sind inder Fläche mit entsprechend Smart Metersfür die Abrechnung der Einspeisung einge-bunden. Die Gesamtkoordination über-nimmt eine Leitstelle im Energiebereich,Network Operations Center (NOC) ge-nannt.

Mit der wichtigste Bestandteil einer SmartMetering-Lösung ist die Kommunikationder Komponenten untereinander. Kapitel2.3 geht ausführlich darauf ein.

Bild 2 zeigt die interne Struktur des NOCund damit alle Komponenten, die jeweilsTeile des Datensatzes verwenden, der auseinem Smart Meter abgerufen werdenkann. Die eingehenden Daten werden überdie Front-End-Prozessoren (FEP) sortiertund den einzelnen Applikationen übereinen Software-Bus zugewiesen. Schalt-befehle oder Datensätze zur Umpara-metrierung der Zähler gehen über Soft-ware-Bus und FEP an die Zähler im Feldhinaus.

Der hier skizzierte Ansatz geht über denklassischen Ansatz des Meter DataManagement (MDM) bzw. Energy DataManagement (EDM) hinaus. Über dieeigentlichen Abrechnungsdaten hinauskönnen weitere Daten wie Phasenausfall,aktuelle Phasenspannung, Oberschwin-gungen etc. in anderen Applikationen wiedem Störungsmanagement oder demDistribution Management System (DMS)


Home im Endausbau mit energieeffizien-ten/smarten Geräten bestückt sein kann.

Das Problem liegt weniger bei der einzu-setzenden Technik, als in der zeitnahenEinführung beim Kunden. Derzeit stehenweder ein einheitlicher Standard bei steu-erbaren Hausgeräten, noch die Geräteselbst in großem Umfang zur Verfügung.Weiterhin bestehen bei Haushaltsgerätenbzw. der Hausausstattung (z. B. Heizung)sehr lange Investitionszyklen. Geräte wer-den i. d. R. nur bei einem Defekt ausge-tauscht, wenn sie deutlich ineffizienter oderder Austausch mit einem entsprechendenAnreiz versehen wird.

Weiterhin werden Elektroautos (PlugableElectric Vehicles, PEVs) ebenfalls einegroße Veränderung beim Einsatz der EDMbringen. Im Endausbau stellen die PEVsmobile Verbraucher und virtuelle Erzeugerdar, die mit eigenem Smart Meter, dasgetrennt Import und Export abrechnenkann, ausgestattet sind. Dann kann dieFahrzeugbatterie an die Stelle der Batterieim Haus treten (Bild 3). Allerdings gilt auchhier, dass es noch einige Zeit dauern wird,bis die Batterien so leistungsfähig undlanglebig sind, dass sie sich für Lade-/Entlade-Betrieb sinnvoll einsetzen lassen.

2.3 Kommunikationstechnik

Eine der Kernkomponenten von SmartMetering und Smart Grid ist die unterlager-te Kommunikationsinfrastruktur. Dabeikönnen folgende Bereiche unterschiedenwerden:

lokal beim Verbraucher, also zwischenKomponenten im Haus wie Smart Meterund Gateway,

zwischen Verbrauchern und dem MDM,

zwischen den (intelligenten) Knoteneines Versorgers,

zwischen unterschiedlichen Versorgern.

Bild :2 Innere Struktur des NOC

Bild 3: Smart-Home

schlüsselung und Protektion entsprechendden NIST-Vorschlägen.

2.4 Teilnahme am Markt

Das Haus mit seinen Lasten, Speichernund Erzeugern muss in Zukunft als einTeilnehmer im Markt gesehen werden.Über sogenannte Handelsagenten nimmtdas Haus nach im Agenten voreingestell-ten Regeln am Marktgeschehen teil[HE01], [PM01].

Bild 4 zeigt das Grundprinzip desPowerMatcher®* [PM01], der von ECN[EC01] und VITO [VI01] entwickelt und ver-marktet wird. Der Agent arbeitet auf demPrinzip von Angebot und Nachfrage, beiPreisgleichheit wird die Transaktion durch-geführt.

Die Funktion des PowerMatcher® wurdemittels eines Pilotaufbaus nachgewiesen,mehr dazu siehe Kapitel 3.

2.5 Smart Metering und dieSteuerung des Verteilnetzes

Wie oben beschrieben, ist die Umsetzungdes Einsparpotentials beim Endkundennur mittel- bis langfristig zu erwarten.Welche anderen Potentiale können kurzfri-stig gehoben werden?

Last- und Erzeugungs-Profile, echtstatt synthetischBisher wird bei Haushaltskunden mit jährli-cher Abrechnung auf synthetische Last-profile zurückgegriffen. Mit einer flächen-deckend verfügbaren Smart MeteringInfrastruktur ist es möglich, die bisher ver-wendeten synthetischen Profile z.B. durchgemessene 1/4h-Werte zu ersetzen. DieLastprofile können entweder mit sehr feiner Granularität beim Endkunden /Kleinverbraucher aus dem Zähler ausgele-

sen werden oder, falls z. B. datenschutz-rechtliche Bedenken dagegen sprechen,am Einspeisepunkt, das heißt in der Ein-speisestation der Mittel- und Niederspan-nungsebene, kumuliert erfasst werden.

Bei den dezentralen Kleinerzeugern wieetwa Photovoltaik-Anlagen kann manebenfalls vom statischen Ansatz abgehenund direkt die Erzeugungsdaten aus denZählern z. B. als 1/4h-Werte abholen.

Je größer die Einspeiseleistungen, destobesser zeitlich aufgelöst müssen die aktu-ellen Werte vorliegen. Feldversuche habenergeben, dass 1-min-Mittelwerte zweck-mäßig sind.

Auswirkung des echten Last- undErzeugungs-ProfilsDas Energy Data Management profitiertdirekt von echten Last- und Erzeugungs-Profilen, denn mit den real gemessenenWerten lassen sich die zu beschaffendenEnergiemengen wesentlich genauer be-stimmen und das Risiko von Über- oderUntermengen erheblich reduzieren. D.h. essteht zu erwarten, dass sich insgesamt derGeschäftsprozess durch die Verfügbarkeitrealer Daten optimieren lässt.

So lassen sich aus den gewonnenProfildaten die notwendigen Tarif-Zeit-bereiche ermitteln, in denen z. B. eineLastspitze vorliegt, die abgebaut werdensoll. Diese Zeitspanne kann dann miteinem entsprechenden Time-Of-Use-Tarif(TOU) belegt werden. Smart Metering bie-tet dann auch die Möglichkeit, dieWirksamkeit der bereitgestellten TOU-Tarife zu überprüfen. Damit ist es möglich,über mehrere Marktteilnehmer hinweg(Verbraucher, Verteilnetzbetreiber, Händler,Erzeuger) eine indirekte, geschlosseneRegelschleife auszubauen.

Aber auch der Netzbetrieb profitiert vonechten Last- und Erzeugungs-Profilen,denn mit den real gemessenen Wertenbekommt der Netzbetreiber die Infor-mationen, die notwendig sind, um denEinsatz des Netzes und der Betriebsmittelzu optimieren.

Aus den kumulierten Einzelwerten oderdem am Einspeisepunkt bestimmtenLastprofil, sowie den Werten der dezentra-len Erzeuger im betrachteten Gebiet lässtsich z. B. feststellen, ob es zur einerUmkehrung des Leistungsflusses über denEinspeisetransformator kommen kann. Dieheutigen Verteilnetze sind in der Regel nurfür den Leistungsfluss zum Endkunden hinausgelegt. Bei einer Umkehr muss auchdas eingesetzte Schutzverfahren denneuen Gegebenheiten angepasst werden.

Ein typischer und auch schon heute auftre-tender Fall ist z. B. ein Einfamilienhaus-Wohngebiet mit vielen PV-Anlagen auf denDächern. An einem sonnigen Wochenende

Im lokalen Bereich sind eine Reihe vonTechniken denkbar:

Drahtgebunden (z. B. M-Bus, KNX, LON)

Powerline (z. B. Digitalstrom, X10,OFDM)

Funk (Wireless-M-Bus, Bluetooth,Zigbee, zwave)

Glasfaser (POF)

Freiraumoptik (IrDA)

In Deutschland werden für den lokalenBereich heute Funktechniken favorisiert,wie z. B. der Wireless M-Bus [WM01].Allerdings ist wie immer bei Funktechnikender Sicherheit eine besondere Aufmerk-samkeit zu widmen. Die Geräte sollen ver-schlüsselt kommunizieren und sich gegen-seitig authentisieren. Für die drahtgebun-dene Anbindung kann der verbreiteteKNX-Standard verwendet werden [KN01].

International findet gerade eine Zusam-menführung des HomePlugAV-Standards[AV01] und dem 2,4-GHz-FunkverfahrenZigBee [ZB01], [ZB02] mit einem gemein-samen Smart Energy Profile [SP01] statt.

Für die Kommunikation zwischen demVerbraucher und MDM kann auf vorhande-ne Kommunikationsnetze zurück gegriffenwerden wie:

Telefonnetz (PSTN, ISDN),

DSL-Anschluss,

aufgerüstetes Kabelnetz („Kabelfern-sehen“),

Mobilfunk (GPRS, ..LTE),

Powerline-Übertragung (Nutzung derStromleitung),

Drahtloser Festnetzanschluss (WirelessLocal Loop, WLL)

Die Kommunikation zwischen den Knotenim Smart Grid erfordert besondere Ver-


Bild 4: Grundprinzip des PowerMatchers® als Handelsagent

* PowerMatcher® ist ein von ECN/VITO eingetragenes Markenzeichen

Smart Metering bietet hier die Möglichkeit,durch die Zähler das Spannungs-Toleranz-band zu überwachen und gegebenenfallstagesgenau die Veränderung anzuzeigen.Der Verteilnetzbetreiber wird damit in dieLage versetzt, entsprechend schnellMaßnahmen zu ergreifen.

2.6 Erhöhte Sicherheit im Netzbetriebdurch Smart Metering

Sobald in einem Einspeisegebiet die durchdezentrale Erzeuger eingespeiste Leistungdem Verbrauch entspricht oder sogargrößer ist, wird es schwierig dieses Netzvon außen zu steuern und z. B. eineAbschaltung vorzunehmen.

Hier bietet Smart Metering mit der bi-direk-tionalen Kommunikation die Möglichkeitgezielt auf die Erzeuger einzuwirken undz. B. den Erzeuger vom Netz wegzuschal-ten um Wartungsarbeiten sicher durch-führen zu können.

Neben dieser Auswirkung „im Kleinen“ las-sen sich auch Großereignisse durch denEinsatz von Smart Metering besser hand-haben. Als Fallbeispiel dient ein Kraft-werksausfall, der am 27. Mai 2008 inEngland auftrat. Für den Tag waren Last-und Erzeugungsprofil wie gewöhnlichberechnet worden, ohne irgendwelcheBesonderheiten. Durch den fast zeitglei-chen Ausfall zweier großer Kraftwerke undvon einigen kleineren Einheiten führte dieszu einen Ausfall von ca. 1714 MW inner-halb von zwei Minuten (Bild 5). Der Verlustder Einspeiseleistung resultierte in einemAbfall der Netzfrequenz auf ca. 49,15Hz.Die Netzfrequenz pendelt für ca. 1,5 minum diesen Werte und fiel dann weiter auf48.975 Hz, da geschätzte weitere 297 MWEinspeiseleistung sich vom Netz trennten[NG01] Bild 5.

Dieser letzte Einbruch ergab sich durchdas Auslösen der Unterfrequenz-Relais derdezentralen Energieerzeuger und trafNational Grid (NG) völlig unerwartet. Dieca. 297 MW dezentral erzeugte Energiewurde von NG nicht „gesehen“. Wären wieoben beschrieben bereits Smart Metersinstalliert gewesen, wäre der Anteil derdezentralen Energie bekannt gewesen.

Das Netz befand sich für 9 min außerhalbder vorgeschriebenen Frequenztoleranzund geschätzte 550.000 Kunden warendurch Lastabwurf für bis zu 63 min ohneVersorgung.

Auch für den Wiederaufbau der Ver-sorgung ist der Einsatz kommunikations-fähiger Zähler von großem Nutzen. NachWiederzuschaltung kann durch Kommuni-kation mit ausgewählten Zählern festge-stellt werden, ob wirklich alle Gebiete wie-der voll versorgt werden oder evtl. nocheinige durch sekundäre Effekte von derVersorgung abgeschnitten sind.

3. Ergebnisse aus Feldversuchen

3.1 Realisierung eines VirtuellenKraftwerkes

In einem Pilotversuch wurden in einemSmart Grid Cluster – bestehend aus einemkleinen Blockheizkraftwerk, zwei Wind-parks, einem Kühlhaus, einem Not-stromgenerator und von Wohneinheitenmit Wärmepumpen (Bild 6) – Messungenzum Ausgleich zwischen Erzeugung undLast innerhalb des Clusters vorgenom-men.

3.2 Messergebnisse

In Bild 7 ist die Abweichung zwischen derVorhersage und der aktuellen Erzeugungeiner 2.5 MW Windkraftanlage gezeigt.Über alles gesehen, treffen die vorherge-sagten Werte sehr gut mit der realenErzeugung überein, im Detail sieht man

ist fast keine Last im Gebiet vorhandenund die Erzeugung übertrifft den Ver-brauch. Damit wird über den Trans-formator ins übergeordnete MV-Netz ein-gespeist. Durch eine vorbeiziehendeWolke kann schlagartig die Erzeugungunter den Verbrauch absinken, dieFlussrichtung kehrt sich um. Der Trans-formator wird ummagnetisiert und wenndie Schutzeinrichtungen nicht dafür einge-stellt sind, wird der Schutz auslösen, da erden Inrush als vermeintlichen Fehler falschbewertet [BE01].

Ein weiterer Aspekt ist auch die Überwa-chung der Spannung auf das Einhaltendes Toleranzbandes. Einzelne Zähler, spe-ziell am Ende von langen Stichleitungen,können hier wertvolle Informationen überdie Qualität der Energieversorgung (PowerQuality, PQ) liefern. Die PQ-Situation einesNetzes ist nicht statisch und kann sichdurch zugeschaltete Last (z. B. mobileKlimageräte) von einem auf den nächstenTag ändern.


Bild 5: Frequenzschwankung im englischen Übertragungsnetz am 27.Mai 2008.

Bild 6: Realisierung eines Smart Grid Clusters

Cluster reagiert. Im ersten markiertenBereich nutzt die Wärmepumpe die günsti-ge Überschuss-Energie, um die Tempe-ratur im Brauchwasser-Puffer auf ca. 52 °Canzuheben. Im zweiten und dritten Bereichsinkt die Temperatur des Speichers etwabis auf 37 °C ab – der unterste zulässigeWert. Ab hier „kauft“ die Wärmepumpe dieEnergie auch zum Höchstpreis von 10Cent ein. Ein interessanter Unterschied beiden Bereichen zwei und drei ist noch, dassbei zwei die Pumpe abschaltet, sobald derWert von 45 °C erreicht ist. Im Bereich drei heizt die Pumpe das Wasser weiter bis52 °C auf, da mittlerweile der Energiepreisgefallen ist.

4. Zusammenfassung und Ausblick

Wie im Beitrag festgestellt, wird die volleRealisierung des Einsparpotentials beimEndkunden nur mittel- bis langfristig mög-lich sein. Der Beitrag hat die Problem-stellung definiert, mögliche Lösungs-ansätze skizziert und einen Denkanstoßgegeben, dass nur die Kombination vonSmart Metering mit EDM sowie SmartHome langfristig die Energieeffizienz undLastspitzenverschiebung erbringen kann.

Kurz- und mittelfristig sind variable Tarifesowie EDM in Kombination mit einfachenSteuerungen anwendbar.

Mit Blick auf Bild 6 und die Mess-ergebnisse nach Kapitel 3.2 kann mansagen, dass hier der Nachweis erbrachtwurde, dass auch schon in kleinenClustern ein guter Ausgleich zwischenÜberschussenergie und langsamen Spei-chern (Wärmepumpe, Kühlhaus) erreichtwerden kann. Mit schnellen, wieder entlad-baren Speichern – z. B. den Akkus in PEVs– kann man noch mit einer deutlichenVerbesserung rechnen. Ebenso wird dieVernetzung mit anderen Clustern innerhalbeines Smart Grid zu einer weiterenGlättung führen, wie weitere Unter-suchungen zeigen [VD01] [VD02].

5. Literatur

[AV01] http://de.wikipedia.org/wiki/Homeplug_AV

[BE01] BERR (Department for BusinessEnterprise & Regulatory Reform),Future Network Architectures,URN Number 07/1654, S.32ff

[EC01] http://www.ecn.nl/nl/

aber die typischen Effekte bei Wind-kraftanlagen. Im ersten markierten Bereichvon Bild 7 erkennt man einen plötzlichenEinbruch der Erzeugung auf Null durchkurzzeitige Windstille.

Der zweite Bereich in Bild 7 zeigt eine ArtPhasenverschiebung zwischen den Ver-läufen, das Windgebiet ist etwas frühereingetroffen als berechnet. Die dritteMarkierung zeigt den Effekt von Böen imStarkwindbereich.:Bild 8 zeigt den teilweisen Ausgleich bzw.die Aufnahmen des Überschusses aus derWindkraft im Cluster.

In Bild 9 ist dargestellt, wie sich die Über-schuss-Energie auf den Energiepreis imCluster auswirkt. Man sieht deutlich in denmarkierten Bereichen, dass Überschuss-Energie sofort zu einer Verbilligung führt,während bei einem Mangel der Preis sofortwieder auf den gesetzten Maximalwert von10 Cent steigt.

Abschließend ist in Bild 10 gezeigt, wie einsmarter Verbraucher, in diesem Fall eineWärmepumpe, auf die Preissignale im


Bild 7: Abweichung zwischen Vorhersage und aktueller Erzeugung einer eine 2.5 MW Windkraftanlage

Bild 8: Abweichungen bei Erzeugung durch Windkraftanlage und Ausgleich im Cluster

Bild 9: Ausgleich im Cluster basierend auf Preissignal Bild 10: Betrieb einer Wärmepumpe abhängig vom Preissignal

Materialien mit großem Bandabstand –z. B. Gallium-Nitrid (GaN) – zum Einsatz.

Folgt man der Wertschöpfungskette, sowird dies im Falle von SiC durch dieMaterialverfügbarkeit begünstigt: Bei redu-zierten Kosten konnte mittlerweile eineMaterialgüte erreicht werden, die esermöglicht, auf Scheiben mit 100 mmDurchmesser Chips zumindest mit Flächenbis zu etwa 25 mm2 bei angemessenerAusbeute herzustellen, vgl. Bild 1. Mit denüblichen Schaltungstopologien könnenhiermit Leistungen im Kilowatt-Bereichumgesetzt werden; eine weitere Erhöhungist durch Parallelschaltung möglich.

SiC Schottky-Dioden sind für dieSpannungsklassen 600 V und 1200 V ausindustrieller Fertigung erhältlich. Sie kom-men in verschiedenen Anwendungen zumEinsatz, und zwar häufig in Kombination

mit Si-Transistoren wie MOSFETs oderIGBTs; im Vergleich zu Schaltungen mit Si-Dioden können somit die Verluste proSchaltvorgang deutlich gesenkt werden,wodurch bei gleicher Schaltfrequenz dieHalbleiter verkleinert bzw. der Wirkungs-grad erhöht werden können, oder ohneErhöhung der Verluste die Taktfrequenz zuerhöhen und damit passive Bauelemente –z. B. Filter – zu verkleinern sind. SiCTransistoren mit Sperrspannungen vonzumindest 1200 V sind als Muster verfüg-bar, und zwar als Sperrschicht-Feldeffekt-Transistoren (JFETs), MOSFETs oderBipolartransistoren. Bei den bereits rechtausgereiften JFETs sind selbstleitende undselbstsperrende Ausführungen zu unter-scheiden, wobei die ersteren häufig miteinem Kleinspannungs-MOSFET alsKaskade verschaltet eingesetzt werden, sodass ohne Ansteuerung – beispielsweisebeim Hochlauf – kein Kurzschluss ent-steht. Als unipolare SiC-Bauelemente ste-hen alternativ MOSFETs zur Verfügung, dieeinen deutlich geringeren Einschalt-widerstand als vergleichbare Si-MOSFETsaufweisen; bipolares Leiten der intrinsi-schen Rückwärtsdiode ist durch Anti-parallelschaltung einer Schottky-Diode mitniedrigerer Schleusenspannung vermeid-bar. Obwohl die Beweglichkeit im Kanalsowie die Stabilität des Oxides noch nichtabschließend abgesichert werden konn-ten, haben SiC-MOSFETs bereits verschie-dene der genormten Zuverlässigkeits-prüfungen bestanden. Nicht zuletzt sindstattdessen auch bipolare Leistungs-transistoren aus SiC einsetzbar, welchenaturgemäß eine Strom- statt einerSpannungssteuerung aufweisen und mit-hin entsprechende Treiber benötigen.

Die Realisierbarkeit von SiC-Bauelementenfür höhere Sperrspannungen konntebereits nachgewiesen werden: Hierzuzählen z. B. bipolare Dioden für Sperr-spannungen über 4500 V. Bild 2 zeigt bei-spielhaft elektrische Verläufe beimSchalten einer solchen Diode, deren imVergleich zu einer entsprechenden Si-

[HE01] http://www.edna-initiative.de/media/docs/vortraege/2009-06-16_Energie-effizienz_Doku_Hein-neu.pdf

[KN01] http://www.knx.org/de/

[NG01] Report on the National GridInvestigation into the FrequencyDeviation and AutomaticDemand Disconnection thatoccurred on the 27th May 2008,Nation Grid ElectricityTransmission plc, UK, S.3ff

[PM01] http://www.powermatcher.net/

[SP01] Smart Energy Profile, MarketingRequirements Document (MRD),http://www.homeplug.org/pro-ducts/ZBHP_SE_MRD_090624.pdf

[VI01] http://www.vito.be

[VD01] VDE / ETG Studie DezentraleEnergieversorgung 2020

[VD02] VDE / ETG Studie SmartDistribution 2020 / VirtuelleKraftwerke in Verteilungsnetzen /Technische, regulatorische undkommerzielle Rahmenbedin-gungen, 2008

[WM01] http://www.m-bus.com/

[ZB01] http://de.wikipedia.org/wiki/IEEE_802.15.4

[ZB02] http://www.ieee802.org/15/pub/TG4.html

6. Glossar

EDM Energie-Daten-Management

MDM Meter Data Management

NOC Network Operations Center

PEV Plugable Electric Vehicle

PQ Power Quality

PLC Power Line Communication

PV Photo-Voltaic

ROI Return on Investment

TOU Time of Use

� Potential von Silizium-Karbid und anderenHalbleiter-Materialien mitgroßem Bandabstand fürleistungselektronischeAnwendungen

Leistungselektronik ist elementarer Be-standteil von Stromversorgungen unddrehzahlvariablen elektrischen Antrieben:So werden beispielsweise in energieeffizi-enten Netzteilen, Photovoltaik-Wechsel-richtern oder Antriebs-Umrichtern Leis-tungshalbleiter bei teilweise hohenStrömen bzw. Spannungen getaktet be-trieben. Neben den etablierten Bauele-menten aus Silizium (Si) kommen hierbeizunehmend Leistungshalbleiter aus Sili-zium-Karbid (SiC) und anderen Halbleiter-


Bild 1: Prozessierter SiC-Wafer mit Sperrschicht-Feldeffekttransistoren (Quelle: SiCED)

Prof. Dr.-Ing. Andreas Lindemann,Otto-von Guericke-UniversitätMagdeburg,Mitglied im ETG FB Q1 „Leistungs-elektronik und Systemintegration“

Bild 2: Strom- und Spannungsverlauf beim Aus- und Einschalten einer bipolaren SiC-Diode (6 Chips parallel) in Brückenschaltungmit einem Si IGBT (Quelle: SiCED)

attraktiv sind, bietet sich in Sonderfällen eindeutlich darüber hinausgehender Einsatzvon SiC an: So wurde ein mit SiC-Bauelementen bestückter Photovoltaik-Wechselrichter demonstriert, der einenvormals undenkbaren Wirkungsgrad von99% erreicht; die zusätzlichen Kosten fürSiC rentieren sich durch die vergüteteNetzeinspeisung einer größeren Energie-menge. Insofern können Stromrichter imBereich der erneuerbaren Energie zu einerkontinuierlichen Zunahme des Einsatzesvon SiC in der Leistungselektronik beitra-gen; für die Zukunft ist ähnliches von ande-ren Anwendungsgebieten, die möglicher-weise durch hohe Nennspannungen oderBetriebstemperaturen gekennzeichnetsind, zu erwarten.

Die in diesem Beitrag zusammengefasstenErgebnisse wurden im Rahmen des 3rdSiC User Forum – Potential of SiC andother Wide Bandgap Semiconductors inPower Electronic Applications - erarbeitet,das das European Center for PowerElectronics (ECPE) in Zusammenarbeit mitder EPE Association unter Leitung vonHerrn Prof. Dr.-Ing. Andreas Lindemannvon der Otto-von-Guericke-UniversitätMagdeburg im Herbst 2009 in Barcelonaausrichtete. Diese in zweijährigem Rhyth-mus stattfindende Veranstaltung ermög-licht vertieften fachlichen Austausch zwi-schen System- und Schaltungsentwicklerneinerseits sowie Bauelement-Herstellernund -Entwicklern andererseits, um somitdie Einführung von Bauelementen ausHalbleitermaterialien mit großem Band-abstand im sich rasch entwickelndenGebiet der Leistungselektronik zu fördern.

� BahnstromumrichterDatteln – Planung und Bauder weltweit größtenBahnstromumrichteranlage

1. Einleitung

E.ON baut am Standort Datteln ein neueshocheffizientes Steinkohlekraftwerk, wel-ches das erste von vier Konvoianlagendarstellt. Der neue 1100-MW-Monoblockersetzt die drei alten Blöcke, die in denJahren 1964-69 in Betrieb gegangen sindund nun ihr wirtschaftliches und techni-sches Laufzeitende erreicht haben. Die

alten Blöcke mit ihren 5 Bahnstrom-generatoren erzeugen mit einer Gesamt-leistung von 303 MW Bahnstrom, welcherdirekt in das 110 kV/16,7-Hz-Hochspan-nungsnetz der DB Energie eingespeistwird. Das neue Kraftwerk Datteln 4 wirdnach Fertigstellung und Inbetriebnahme in2011 mit seinem dreiphasigen 50-Hz-Generator eine Bruttoleistung von 1100MW erzeugen. Zur Weiterversorgung derDB Energie und Bereitstellung zusätzlicher110-MW-Bahnstromleistung am StandortDatteln wird auf dem Kraftwerksgeländeeine Bahnstromumrichteranlage mit einerNennleistung von 413 MW errichtet. Dieseweltweit mit Abstand größte Bahnstrom-umrichteranlage besteht aus vier gleichenUmrichterblöcken, wobei die volle Nenn-leistung auch von drei Blöcken übertragenwerden kann und somit eine n-1-Redun-danz gewährleistet wird. Die Multilevel-IGCT-Umrichtertechnologie garantiert ho-he Wirkungsgrade sowie Verfügbarkeitund erfordert zur Einhaltung der Netz-anforderungen sowohl auf der 50 Hz/400kV- als auch auf der 16,7-Hz/110-kV-Seitekeine Netzfilter.

2. Basisplanung

DB Energie setzt bereits seit den 90erJahren erfolgreich Umrichtertechnik zurBahnstromversorgung aus dem öffentli-chen 50 Hz-Übertragungsnetz ein undersetzt damit u.a. sukzessive alte rotieren-de Umformerwerke. Bild 1 zeigt das sei-tens DB entwickelte Schema einerStandardumrichteranlage [1], welche typi-scherweise auf der 50-Hz-Seite an einer20 kV-Sammelschiene angebunden istund direkt in das 110 kV/16,7-Hz-Hoch-spannungsnetz der DB Energie speist. DieLeistung der Gesamtanlage wird dabeidurch Parallelschaltung von 19MVA-Standardumrichtermodulen skaliert. AlsBasis dieses Konzepts wurden zunächstunterschiedliche Grundauslegungen fürDatteln entwickelt und bewertet.

Bild 2 a) zeigt ein Konzept mit einerParallelschaltung mehrerer Umrichter-module, die direkt an die 27-kV-Gene-ratorspannungsschiene angeschlossensind. Dem Vorteil des reduzierten Trans-formatoraufwands auf der 50 Hz-Seite ste-hen aber überwiegend Nachteile gegen-über:

Bei einem Anschluss an die 27 kV-Generatorableitung ist zu beachten, dassdie Leitungsführung auf die einzelnenUmrichtermodule kurzschlussfest erfolgenund somit durch zusätzliche Generator-ableitungsabschnitte aufgebaut werdenmuss.

Die Anordnung der Umrichter innerhalbdes Blockschutzbereichs beeinflusst direktdie Verfügbarkeit des gesamten Kraft-werks.

Diode sehr kleine Rückstromspitze wieder-um eine maßgebliche Verminderung derSchaltverluste erlaubt. Der Serieneinsatzvon SiC-Bauelementen im Bereich hoherLeistungen wird derzeit allerdings offen-sichtlich noch von einem „Henne-Ei-Problem“ maßgeblich behindert: WährendSystemhersteller die Stücklisten neuerProdukte mit SiC-Leistungselektronik kal-kulieren müssten, lassen sich dieSerienkosten solcher Halbleiter für hoheNennspannungen und -ströme nur mitbegrenzter Genauigkeit abschätzen; eineevolutionäre Entwicklung mit schrittweiserSteigerung der Nenngrößen wird sichdemgegenüber einfacher gestalten.

Die bereits erwähnten Leistungshalbleiter-Bauelemente aus GaN sind materialbe-dingt lateral ausgeführt, was die Integrationverschiedener Bauelemente für kleinereLeistung sowie ggf. der Ansteuerungerleichtert. Zur Herstellung z. B. auf Si-Scheiben können bewährte und kosten-günstige Prozesse verwendet werden. Zuden ersten vorgestellten Mustern zählen600 V GaN Schottky-Dioden.

Die vorgenannten Bauelemente sind in derRegel noch mit konventioneller Aufbau-und Verbindungstechnik gehäust, d. h. alsModule, umpresste Diskrete oder inEinzelfällen in hermetischen Gehäusen.Hier wird gegenwärtig insbesondere aneiner Verminderung parasitärer Elemente -was im Hinblick auf die steilen Schalt-flanken unipolarer Halbleiter von Bedeu-tung ist – sowie an einer Ertüchtigung fürhöhere Betriebstemperaturen bei gleich-zeitig hoher Zuverlässigkeit gearbeitet.

Allgemein lässt sich festhalten, dass dieKunst der Schaltungsentwicklung durchdie Einführung von Leistungshalbleitern mitgroßem Bandabstand nicht an Stellenwertverloren hat. Nach wie vor kann derEntwickler verschiedene Ansätze verfolgen- beispielsweise die einfachste, oder aberauch eine zwar kompliziertere, aberkostengünstigere Schaltung umsetzen.Ersteres ist häufig der Fall, wenn Si-Diodendurch SiC-Schottky-Dioden ersetzt wer-den, z. B. in Schaltnetzteilen mit hoherTaktfrequenz; andererseits kann – alsBeispiel für letzteres – ersatzweise eineBeschaltung der Si-Diode bei gleichzeitigverminderter Taktfrequenz in Frage kom-men. Es ist mithin offensichtlich eineKonkurrenzsituation zwischen konventio-nellen Ansätzen mit Silizium, neuen mit SiCund zukünftigen mit GaN entstanden.Wenn die Funktion des steuerbarenSchalters von derjenigen der Diode ent-koppelt werden kann, wird eine Kombi-nation von Halbleitern aus verschiedenenMaterialien häufig das Optimum darstellen,indem z. B. ein Si-Transistor – wie einladungskompensierter MOSFET – in Ver-bindung mit einer SiC-Schottky-Diode zumEinsatz kommt. Während solche Lösungenbereits für eine Vielzahl von Anwendungen


Dr.-Ing. Holger Wrede, E.ON Engineering GmbH

Niklaus Umbricht, ABB Schweiz AG

führen auch zu erhöhten Verlusten undTemperaturen sowie zusätzlichen mecha-nischen Belastungen aufgrund von Dreh-momentoberschwingungen im Generator.

In dem in Bild 2 b) dargestellten Konzept,in dem alle Umrichtermodule an die 400-kV-Hochspannungsebene (Oberspan-nungsseite der Maschinentransformatoren)angeschlossen sind, können die vorge-nannten Nachteile umgangen werden.Vorteilhaft ist dabei der blockunabhängigeAufbau, jedes Umrichtermodul benötigtaber einen eigenen 400 kV-Transformator,welcher an einer kraftwerkseigenen 400kV-Schaltanlage angebunden wird. BeiVerwendung von erprobten 15 MW-Stan-dardumrichtern [2, 3] sind eine Vielzahl vonUmrichtermodulen parallel zu schaltensowie eine 400 kV-Schaltanlage mit einerentsprechenden Anzahl an Abgängen zuerrichten. Dies war schon aufgrund derbegrenzten räumlichen Gegebenheitennicht realisierbar. Auch das in Bild 2 c)gezeigte Konzept aufbauend auf 22 MW-Umrichtermodulen, welche zu 110 MW-Blöcken zusammengefasst wurden, undeiner zusätzlichen aufwendigen Mittel-spannungs-Verschienung war in der ver-fügbaren Grundfläche nicht zu errichten.

Insbesondere nachdem während derPlanungsphase die Bahnstromumrichter-leistung von zunächst 303 MW (ErsatzDatteln 1-3) um zusätzliche 110 MW(zukünftige Ersatzleistung für die Bahn-stromerzeugung im Kraftwerk Lünen)erhöht wurde, sind mit den AnbieternKonzepte entwickelt worden, welche aufintegrierten Umrichterblöcken (ein HS-An-schluss, keine zusätzlichen MS-Schienen)mit Leistungen von > 100 MW basieren.

3. Kraftwerk Datteln 4

Das neue Kraftwerk Datteln 4 ist mit einerBruttoleistung von 1100 MW der weltweitgrößte Steinkohlemonoblock und wird alserste von vier Konvoianlagen in 2011 inBetrieb gehen. Mit Hilfe der 600°-Kraftwerkstechnologie wird ein Netto-wirkungsgrad von über 45% erreicht,womit neue Maßstäbe hinsichtlich Energie-effizienz und Klimaschutz gesetzt werden.Hinzu kommt eine Fernwärmeauskopp-lung mit einer Leistung von bis zu 380 MW,welche den Gesamtwirkungsgrad auf über50% hebt [4].

Im Kraftwerk Datteln 4 sind die 400 kV-Schaltanlage und die Bahnstromum-richteranlage in direkter Nähe zueinanderangeordnet und nehmen mit ihren Grund-rissabmessungen von 67 m x 172 m bzw.45 m x 136 m eine beachtliche Fläche dergesamten Kraftwerksanlage in Anspruch.Am Standort Datteln wird von DB Energieebenfalls eine neue 110 kV-Schaltanlagezur Aufnahme der umgerichteten Energieund deren Ableitung ins Bahnnetz errich-tet.

Bild 3 auf Seite 18, zeigt das einphasigeErsatzschaltbild der Netzanbindung desKraftwerks. Die Energieableitung vom1100 MW-Generator über zwei 700 MVA-Maschinentransformatoren erfolgt über die

Die Netzrückwirkungen in Form von har-monischen Spannungs- und Stromober-schwingungen belasten nicht nur direktdas Kraftwerkseigenbedarfsnetz, sondern


Bild 1: Standardumrichteranlage der DB Energie

Bild 2: Bahnstromumrichteranlagenkonzepte a) Umrichteranschluss an 27-kV-Generatorableitung b) Umrichteranschluss an 400-kV-Schaltanlagec) Blockweise Anordnung über zusätzlich MS-Schienen

a)

b)

c)

ABB gewählte Umrichtertechnik auf demerprobten 15 MW-Standardumrichterkon-zept. Die eingesetzten Spannungs-zwischenkreisumrichter werden aus sog.IGCT-Doppelphasenmodulen aufgebaut,

die in dieser Bauform auch im An-triebsbereich eingesetzt werden und sichdurch höchste Verfügbarkeit auszeichnen[6]. Bild 4 zeigt das Übersichtsschemaeines 103 MW-Umrichterblocks. Jede dervier in Serie geschalteten Umrichter-einheiten besteht aus einer direktenParallelschaltung der Doppelphasenmo-dule von zwei 15 MW-Standardumrich-tern. Daraus resultiert die Überlastfähigkeitvon bis zu 138 MW.

Auf der 50 Hz-Eingangsseite summiert einspezieller 400 kV/3,6 kV-Transformator(Schaltung YN iiii iiii iiii 0) je Phase die vierSpannungen der einzelnen Umrichter-einheiten auf. Damit ergibt sich ein 17-Punkt-Umrichter, der in Fünffachtaktungbetrieben wird. Daraus resultieren Netz-rückwirkungen erst in den Seitenbändernder 80. Harmonischen.

In ähnlicher Weise werden auf der 16,7 Hz-Ausgangsseite mit Hilfe zweier in Seriegeschalteter 55 kV/3,1 kV-Transforma-toren (Schaltung I iiii iiii 0) die 16 Span-nungen (4 je Umrichtereinheit) aufsum-


als Doppelsammelschiene ausgeführte400 kV-Schaltanlage. Diese stellt eineWeiche für den Energiefluss dar und leiteteinen Teil der Energie über eine Doppel-freileitung zum RWE-Netzknoten Dort-mund-Mengede sowie den anderen Teil zuden vier Umrichterblöcken der Bahn-stromumrichteranlage. Die hier umgerich-tete Energie wird dann über vier Frei-leitungen zur 110 kV-Schaltanlage ins DB-Bahnstromnetz geführt.

4. Bahnstromversorgung

Beachtet man, dass die Peak-Leistung im100 kV-Bahnstromnetz der DB Energie zurHauptverkehrszeit 1600 MW beträgt, wirddie Bedeutung des Standortes Datteln fürdie Bahnstromversorgung ersichtlich. Mitca. 400 MW Einspeiseleistung (413 MWbezogen auf die 50 Hz-Bezugsleistung)können am Netzknoten Datteln ca. 25%der Peak-Leistung der gesamten imdeutschlandweiten 110 kV/16,7 Hz-Bahn-netz anfallenden Last erzeugt werden.

Zur Gewährleistung einer hohen Verfüg-barkeit dieser Einspeisung ist die Bahn-stromumrichteranlage aus vier Umrichter-blöcken aufgebaut, die eine n 1-Redun-danz bieten. Dies wurde erreicht durcheine Auslegung der Blockleistung auf120% eines Viertels der Gesamt-anlagenleistung von 413 MW (bezogen aufdie 50 Hz-Seite) und eine 10%-ige Dauer-überlastfähigkeit. Drei Blöcke sind in derLage, die volle Anlagennennleistung bereit-zustellen. Dadurch kann eine Störung bzw.der Ausfall eines Umrichterblocks ohneLeistungseinbuße abgefangen und zudemWartungsarbeiten an den Umrichter-blöcken ohne Reduzierung der Übertra-gunsfähigkeit der Gesamtanlage durchge-führt werden.

5. Umrichtertechnologie

Um eine hohe Zuverlässigkeit der Um-richter zu gewährleisten, basiert die von

Bild 3: Netzanbindung und Energieanleitung des Kraftwerk Datteln 4

Bild 4: Übersichtsschema eines Umrichterblocks

terblöcke sind identisch aufgebaut undhaben eine Grundfläche von jeweils 34 m x45 m.

7. Steuerung und Regelung

Bild 5 zeigt die leittechnische Einbindungder Bahnstromumrichteranlage in dieHauptleittechnik (HLT) des Kraftwerks.Über den vier Umrichterblöcken, welchefür sich über ihre eigene Vorort-MMKbetrieben werden können, ist der redun-dant aufgebaute Anlagenleitrechner (ALR)installiert. Er steuert die Gesamtanlage undkoordiniert den Einsatz der einzelnenBlöcke. Im Gegensatz zu bestehendenstatischen Bahnstromumrichteranlagen istin Datteln ein gekoppelter Umrichter-Kraftwerksbetrieb nach der Vorgabe „DerUmrichter fährt dem Block hinterher“ vor-gesehen. Dazu werden vom Lastverteilerzwei Sollwerte, die Blockleistung und dieUmrichterleistung, an die HLT übertragen,um die Energieeinspeisung sowohl ins 50Hz- als auch 16,7 Hz-Netz zu regeln (Bild3).

Die Wirkleistungsübertragung wird überdie f/P-Kennlinie und deren Verschiebungüber den Parameter PU geregelt, wobeieine Statik von 5% eine 16,7 Hz-seitigePrimärregelung gewährleistet. Die Blind-leistung kann in jedem Netz unabhängiggeregelt werden und wird 50 Hz-seitigkonstant auf Null geregelt, wohingegen aufder 16,7 Hz-Seite eine U/Q-Kennlinie zurSpannungsregelung eingesetzt wird.

8. Zusammenfassung

Im Zuge des Neubaus des KraftwerkDatteln 4, welches die drei alten bahn-stromerzeugenden Blöcke Datteln 1-3ersetzt, entsteht die weltweit mit Abstandgrößte Bahnstromumrichteranlage. DieAnlage dient zur Einspeisung von bis zu413 MW Bahnstrom aus dem 50 Hz-erzeugenden 1100 MW-Steinkohlemono-block. Beide Anlagen werden in 2011 inBetrieb gehen.

Die Bahnstromumrichteranlage bestehtaus vier identischen Umrichterblöcken undgarantiert eine n-1-Redundanz. Dadurchkann der Ausfall eines Umrichterblocksohne Leistungseinbuße abgefangen undzudem Wartungsarbeiten an einzelnenUmrichterblöcken ohne Reduzierung derÜbertragungsfähigkeit der Gesamtanlagedurchgeführt werden.

Die Anlage wurde von ABB auf Basis dererprobten 15 MW-Standardumrichter undderen IGCT-Technologie entwickelt, womiteine hohe Zuverlässigkeit gewährleistetwird. Die Multilevel-Umrichter, welchedirekt an der 50 Hz/400 kV- sowie 16,7Hz/110 kV-Spannungsebene angeschlos-sen sind, benötigen zur Einhaltung derAnforderungen der Netzbetreiber bzgl.Netzrückwirkungen keinerlei Netzfilter.

Die Bahnstromumrichteranlage ist in dieHauptleittechnik des Kraftwerks integriertund wird vom übergeordneten Lastverteilereingesetzt. Zur Primär- und Spannungs-regelung im 16,7 Hz-Bahnnetz sind f/P-bzw. U/Q-Kennlinien in der Anlagen-regelung hinterlegt.

9.Literatur

[1] Schmidt, R.: Bahnumrichterkonzeptder DB Energie; eb - ElektrischeBahnen; 98 (2000) Heft 10, pp. 354-357

[2] Baumeler, H.: 15 MW-Standard-umrichter für DB Energie; eb –Elektrische Bahnen; 98 (2000) Heft10, pp. 358-363

[3] Dicks, H.; Janning, J.: BahnumrichterTyp BAUM für DB Energie; eb –Elektrische Bahnen; 98 (2000) Heft10, pp. 364-373

[4] http://www.eon-kraftwerke.com/pages/ekw_de/Innovation/Neubau/Neubauprojekte/_Steinkohlekraftwerk_Datteln/index.htm

[5] 16,7Hz-Energieerzeugungs-, -übertra-gungs- und -verteilungsanlagen inDeutschland am 1. Januar 2009; eb –Elektrische Bahnen; 107 (2009) Heft1-2

[6] Linhofer, G.; Maibach, P.; Umbricht,N.: The railway connection; ABBReview 3/2008, pp. 49-55

miert. Damit ergibt sich ein 65-Punkt-Umrichter, der in Dreifachtaktung betriebenwird. Daraus resultieren Netzrückwir-kungen erst in den Seitenbändern der 192.Harmonischen.

Aufgrund dieses Multilevel-Designs sindweder auf der 50 Hz-Eingangsseite alsauch auf der 16,7 Hz-Ausgangsseite kein-erlei Netzfilter zur Erfüllung der An-forderungen der Netzbetreiber bzgl. Netz-rückwirkungen notwendig. Der Span-nungsverlauf und das zugehörigeFrequenzspektrum der 16,7 Hz-seitigenAusgangsspannung belegen den netz-freundlichen Betrieb.

6. Anlagenlayout

Jede der vier Umrichtereinheiten je Blockist in einem Stromrichtercontainer mon-tiert, die mit den vier zugehörigen 33 Hz-Filterdrosseln zwischen den Transfor-matoren angeordnet sind. Die Leistungs-anschlüsse an die Transformatoren sowiedie externe 33 Hz-Filterdrossel erfolgenüber Durchführungen im Containerdachund entsprechende Verschienungen. Zweizusätzliche Container, einer für dieSteuerung und Regelung des jeweiligenUmrichterblocks und der andere für diePumpenstation der blockinternen Wasser-kühlung, sowie die Kühlwasser-Rückkühlersind in jedem Block seitlich angeordnet.Jeder Transformator ist dreiseitig von 9 m-hohen Brandschutzwänden umgeben,innerhalb der jeweils eine Sprühwasser-löschanlage montiert ist. Alle vier Umrich-


Bild 5: Leitebenen der in die Kraftwerkshauptleittechnik integrierten Bahnstromumrichteranlage Datteln

Führungsschiene in der Fahrbahnmitte.Die Rollen folgen automatisch der Schieneund führen so den Wagen entlang derSpur.

Der Komfort war neben der Flexibilität einwichtiger Gesichtspunkt bei der Entwick-lung der Flughafenbahn. Große Fenster,Klimaanlage, Displays mit einem dynami-schen Informationssystem sollen denAufenthalt im Zug so angenehm wie mög-lich machen.

Foto: http://www.siemens.com/ct-bilder/in20100302

AUS DER INTERNATIONALEN ARBEIT

Die Aktivitäten der CIGRE sind imWesentlichen auf die Frage ausgerichtet,wie wird CIGRE in Zukunft aussehen. Dazugibt es Überlegungen zur strategischenAusrichtung der zukünftigen Energietech-nik, aber auch zur Veränderung desErscheinungsbildes von CIGRE in derÖffentlichkeit. Ein weiteres Schwerpunkt-thema ist in diesem Jahr natürlich dieVorbereitung und Durchführung der Ses-sion 2010 in Paris.

Zu den Themen im Einzelnen:

CIGRE Strategie

Unter Führung des Technischen Komiteeswird zurzeit ein Strategieplan der CIGREals Entwurf diskutiert. Er definiert vier stra-tegische Richtungen für CIGRE, um dieZukunft zu gestalten:

1. Zukünftige Energietechnik („EnergyPower Sector of the Future“) – welchewichtige Rolle kann CIGRE für dieMeinungsbildung spielen?

2. Optimale Nutzung der bestehendenSysteme

3. Umweltverträglichkeit der Lösungen

4. Kommunikation und Öffnung zur Öffent-lichkeit

Der TC Chairman fasste die Hauptpunktedes vorgelegten Dokuments wie folgtzusammen:

Schlüsselaktivitäten werden als Teil desTC Aktionsplans definiert

TC Projekt auf „Network of the Future“ausgerichtet; als erster Schritt sind dieBeiträge jedes einzelnen SCs zu diesemThema zu definieren

Verbesserung des Erscheinungsbildesvon CIGRE in der Öffentlichkeit gefordert

Verstärkt Rekrutierung neuer, jungerMitglieder gefordert – in vielen Felderngeht Erfahrung verloren, eine neueExpertise ist gefragt. SCs werden nach„Erfolgen“ befragt

DK CIGRE wird mit zwei für Deutschlandbesonders wichtigen Themen mit einemPositionspapier, das in Vorbereitung ist,dazu beitragen. Ein Thema ist dieGründung des YoungNet CIGRE zurVerbesserung der Nachwuchssituation. Alszweites Vorhaben soll die Schaffung einesattraktiveren Zugangs für wissenschaftli-che Arbeiten zur CIGRE und damit dieZitierfähigkeit dieser Papiere wie z. B. beiIEEE erreicht werden.

CIGRE Konferenz 2010

Für die Paris Session 2010, die dieses Jahrvom 22. - 27. August stattfindet, wurdeninsgesamt weltweit 560 Beiträge einge-reicht, nach Auswahl blieben 400 ange-nommene Beiträge übrig.Für die einzelne Sitzung werden 25Beiträge als maximal zulässige Anzahl füreine effiziente Sitzung mit ausreichendemSpielraum für Diskussionen angenommen.Darüber hinaus erhaltene Beiträge müssengegebenenfalls nach qualitativen Gesichts-punkten gefiltert werden und können beiden Fragen des Special Reporters un-berücksichtigt bleiben.

Preise für die Teilnahme an der CIGREKonferenz 2010 bei Anmeldung nachErscheinen dieses Heftes:

Preis pro Person

Preis bis 31/07 2010Mitglied € 870

Nichtmitglied € 1050

Begleitung € 80

Preis ab 01/08/2010Mitglied € 900

Nichtmitglied € 1100

Begleitung € 80

Um den Mitgliederpreis zu erhalten, mussman mindesten für zwei folgende JahreMitgliedsbeiträge gezahlt haben (2008 und2009 oder 2009 und 2010)

Die Registrierung beinhaltet ein 5-TagePaket, das nicht aufgeteilt werden kann,da es den Zugang zu den TechnicalMeetings, zur Ausstellung, die CD-Rommit den Beiträgen, tägliche Zusammen-

� Fahrerlos und flexibel:Neue Bahn für Flughäfen

Mit einer neuen Bahn von Siemens soll derTransport auf Flughäfen schneller und fle-xibler werden. Airval, so heißt die fahrerlo-se Bahn auf Reifen, erreicht eine Höchst-geschwindigkeit von 80 Kilometern in derStunde. Die Transportkapazität lässt sichvon 1.000 auf 30.000 Passagiere proStunde und Richtung steigern: Stehenmehr Passagiere am Bahnsteig, werdeneinfach längere Züge eingesetzt, oder siefahren öfter. Möglich macht diesen flexib-len Betrieb die neueste Version desKontrollsystems Trainguard MT CBTC. DieBahn ist besonders energieeffizient, weilsie alle Bremsenergie zurückgewinnt. EinVorläufermodell verkürzt am PariserFlughafen Charles de Gaulle die Fahrzeitenzwischen den drei Terminals auf achtMinuten anstatt 20 Minuten mit einem Bus.

Das Zugkontrollsystem übermittelt sämtli-che Informationen – beispielsweise Posi-tion oder Geschwindigkeit des Zuges - inEchtzeit. Dadurch wird es möglich, Zug-längen oder Taktzeiten schnell anzupas-sen, anstatt zum Beispiel mit fest vorge-schriebenen Zugabständen zu arbeiten.Überfüllte Bahnen zur Rushhour lassensich auf diese Weise genauso vermeidenwie lange, aber spärlich besetzte Züge imNachtverkehr. Unter dem Namen Cityvalsoll die Bahn ab Ende 2010 auch als Metrofür Großstädte auf den Markt kommen.

Der Zug ist besonders umweltfreundlich:Die Elektromotoren in den Rädern über-nehmen den Antrieb und das Bremsen. Sogewinnen sie die gesamte Bremsenergiewieder zurück. Das gelingt am besten,wenn die Brems- und Anfahrvorgängeoptimal aufeinander abgestimmt sind. Diezurück gespeiste Energie kann für dasAnfahren eines anderen Zuges genutztwerden. Neu ist auch die kostengünstige

AUS DER INTERNATIONALEN ARBEIT ETG-Mitgliederinformation Juni 201020

Dr.-Ing. Udo Niehage, Siemens AGVorsitzender des DeutschenKomitees CIGRE beim VDE

mitgliedschaft sein wird, (15,- €/a fürVDE Jungmitglieder bis zum 35. Le-bensjahr).

VDE-Jungmitglieder/-Young Professio-nals, die in der Rubrik einen Hakenmachen, werden dann zusätzlich alsCIGRE-Mitglieder direkt in der DK-CIGRE-Datei geführt und erhalten darü-ber ihre Angebote (freie ELECTRA,Zugang zu e-cigre und zu den Daten-banken, Kontakt zu Arbeitsgruppenusw.) sowie ihre Rechnung.

Für die organisatorische Einbindungerhält der VDE vom DK-CIGRE eineKopf- oder Gesamtpauschale.

Weitere Einzelheiten sind noch in Aus-arbeitung.

Damit finden die langwierigen Bemühun-gen zur Errichtung des CIGRE YoungNeteinen erfolgreichen Abschluss.

CIGRE Technical Committee Awards 2009

Die jährlich vergebenen Auszeichnungengingen 2009 an folgende aktive Mitgliederder Studienkomitees

SC A3High Voltage Equipment Dirk MAKAREINIS

SC C2System Operation and ControlUdo SPANEL

Einen Glückwunsch zu dieser verdientenAuszeichnung.

10. CIGRE/CIRED Informations-veranstaltung am 25.11.2010

Die nächste CIGRE/CIRED-Informations-veranstaltung findet am 25.11.2010 statt.Herr Prof. Schnettler lädt im Namen derFGH nach Mannheim ein.

Sehr geehrtes ETG-Mitglied,

Am 7. und 8. Juni 2010 hat CIRED alsVeranstaltung zwischen den Konferenzeneinen Workshop zum Thema „SustainableDistribution Asset Management andFinancing“ durchgeführt.

Bei dem zweitägigen Treffen in Lyon habeneingeladene Referenten zu zwei Themen-gruppen Stellung genommen und disku-tiert:

1. Wesentliche Treiber für Asset Manage-ment Strategien:

Strategien und Richtungen bei EVU

Regulatorische Randbedingungen

Derzeitige Gründe für Veränderungen

2. Einfluss der zukünftigen Netztechno-logien (Smart Grid) und der Energie-politik (CO2 Thematik) auf das AssetManagement:

Auswirkungen auf Strategien derEVU

Auswirkungen auf Netzentwicklungund Planung

Regulatorische Einflüsse

Zu der Veranstaltung waren 135 Abstractseingegangen, aus denen 88 Papiere aus-gewählt wurden. 24 ausgewählte Beiträgewurden in dem Plenum vorgestellt,während die verbleibenden in Postertourenmit dem breiten Publikum diskutiert wur-den. Die deutsche Beteiligung lag bei 13Papieren.

fassungen, Diskussions „Proceedings“CD-Rom, und die Einladung zur Abend-veranstaltung am Donnerstag enthält.

Teilnehmer aus Deutschland registrierensich über CIGRE Central Office beiwww.cigre.org, (es ist jedoch keine OnlineBezahlung möglich; der Rechnungsein-gang aus Paris ist vor der Bezahlung abzu-warten).

Das Veranstaltungsprogramm beginnt amMontag mit 2 Panels von Themen mit all-gemeinem Interesse: „The Need for increa-sed Intelligence in Power Systems“ und„Large disturbances“.

Von Dienstag bis Freitag finden insgesamt16 „Discussion Meetings“ – mit 4 parallelenSitzungen pro Tag, statt.

Von Dienstag bis Donnerstag werden 6„Poster Sessions“ durchgeführt, um denDelegierten die Gelegenheit zu geben, sichmit den Autoren der Beiträge zu treffen.

Eine Technische Ausstellung findet am sel-ben Ort statt. Es besteht die einmaligeGelegenheit für mehr als 4400 Teilnehmerund Besucher aus der ganzen Welt, sichmit Managern und Experten aus allenBereichen der Energietechnik zu treffen.

Weitere Einzelheiten zum Ablauf derSitzungen, zum Allgemeinen Programm,zum Technischen Programm sowie zu denÜbernachtungsmöglichkeiten können unterhttp://www.cigre.org/userfiles/sessions/General_programme-CIGRESession2010-WEB2.pdf gefunden werden.

Vielen Dank im Voraus für Ihre Beteiligungan der 2010 Session in der Erwartung, Siein Paris vom 22. bis 27 August zu treffen.

CIGRE YoungNet

CIGRE hat zurzeit weltweit 955 Jung-mitglieder, UK hat durch die Errichtung desNext Generation Networks NGN ca. 150Jungmitglieder rekrutieren können. DieMehrheit der Jungmitglieder ist heute inden Ländern China, Indien, Brasilien,Argentinien und UK zu finden.

Nach einiger Vorarbeit ist jetzt in Ab-stimmung mit CIGRE Paris die Vor-gehensweise zur Errichtung eines CIGREYoungNet wie folgt beschlossen worden:

Im VDE-Web (Rubrik YoungNet) entstehtein Bereich z. B. mit dem Titel Young-EnergyNet – powered by VDE Young-Net/CIGRE.

VDE-Jungmitglieder /-Young Professio-nals können sich dort aktiv anmelden,für die zusätzlichen Services – ähnlichwie für ein Zeitschriftenabonnement –wird ein bestimmter Betrag fällig, dergleichzeitig CIGRE-Mitgliedsbeitrag/-

ETG-Mitgliederinformation Juni 2010 AUS DER INTERNATIONALEN ARBEIT 21

Dipl.-Ing. Theodor Connor,Siemens AG, Vorsitzender desdeutschen Komitees der CIREDbei der ETG

scher Energieverbrauchszähler avisiert.Zur nationalen Umsetzung der EU-Richtlinie über Endenergieeffizienz undEnergiedienstleistung trat am 9. Septem-ber 2008 das Gesetz zur Öffnung desMesswesens für Strom und Gas (EnWG)und am 23. Oktober 2008 die Mess-zugangsverordnung (MessZV) in Kraft. Denbetroffenen Marktakteuren wird mit derLiberalisierung des Messwesens eineVielzahl von inhaltlichen Vorgaben, verbun-den mit engen zeitlichen Fristen auferlegt.Dies betrifft insbesondere die Regelungender §§ 21b Abs. 3a/b und 40 Energie-wirtschaftsgesetz (EnWG).

Ab 1. Januar 2010 müssen gemäß § 21bEnWG in Neubauten und bei größerenRenovierungen Messeinrichtungen instal-liert bzw. angeboten werden, die demAnschlussnutzer den tatsächlichen Ener-gieverbrauch und die tatsächlicheNutzungszeit widerspiegeln. Dies wird imRahmen eines modularen Konzeptesdurch den elektronischen Strom-Basis-zähler (EDL21-Zähler) realisiert.

Spätestens bis zum 30. Dezember 2010sollen dem Elektrizitätsverbraucher gemäß§ 40 EnWG zusätzlich lastvariable odertageszeitabhängige Tarife angeboten wer-den, die einen Anreiz zu Energieein-sparung oder Steuerung des Energie-verbrauchs setzen. Dies erfolgt durch dieErgänzung des Strom-Basiszählers umden MUC-Controller zum sogenanntenEDL40-System. Hierzu wurde im FNNbereits ein Lastenheft MUC (Version 1.0,vom August 2009) zur Spezifizierung dernotwendigen Schnittstellen und Kommuni-kationsstandards veröffentlicht, das derzeitüberarbeitet wird.

Die technischen Spezifikationen für denneuen elektronischen Haushaltszähler, diezusätzlich zum Zählerstand auch Ver-brauchsdaten speichern, anzeigen undüber standardisierte Schnittstellen übertra-gen, haben Hersteller und Anwendergemeinsam im FNN abgestimmt. Dabeiwurden auch Randbedingungen, die dieneuen Zähler aus verbraucher- und daten-schutzrechtlicher Sicht erfüllen müssen,geklärt.

Konkrete Vorgaben, welche Funktionali-täten eine Messeinrichtung zu erfüllen hat,finden sich weder im EnWG noch in derauf dieser Grundlage erlassenen MessZV.Allerdings ist aus der Entstehungshistorieder Absätze 3a und 3b des § 21b EnWGersichtlich, dass der Gesetzgeber mit dergewählten Formulierung das Ziel verfolgt,den Letztverbraucher mit konkreterenInformationen über seinen Energiever-brauch zu versorgen und damit einenAnreiz für ein energiesparendes Verhaltenzu setzen. Der Gesetzgeber verfolgt damiteinen Ansatz, der Anreize zu energieeffizi-entem Verhalten nicht nur durchTarifgestaltung und Kosteneinsparungen

setzt, sondern vor allem durch Aufklärungund Information über den Energiever-brauch. Das vorliegende FNN-Lastenheftfür den EDL21-Zähler beschreibt die ausheutiger Sicht dazu erforderlichen Funktio-nalitäten.

Die verbraucherfreundlichen, kostengün-stigen und zuverlässigen EDL21-Zählerbieten die Option, zukünftig auch komple-xe Tarife abbilden zu können. Dazu kann erdurch ein Kommunikationsmodul (MUC-Controller) erweitert werden, so dass z. B.eine Fernablesung möglich ist. Damit kön-nen dann - sofern vom Kunden gewünscht– z. B. für die Realisierung komplexer Tarife¼-h-Lastgänge erfasst werden. Der Kundeist dabei jederzeit in der Lage, mit einfa-chen Mitteln die Richtigkeit seiner Rech-nung nachzuvollziehen.Der Kunde kann die sogenannte INFO-Schnittstelle nutzen, um z. B. ein Home-Display aus dem Zubehörmarkt mit dennotwendigen Daten zu speisen.

Die konstruktiven Vorgaben zur Spezifizie-rung der Mechanik des o. g. EDL21-Zäh-lers werden in den Lastenheften eHZ(Stecktechnik) bzw. 3.HZ (Dreipunkt-Befestigung) definiert.

Weiter Informationen im Internet unter:www.vde.de/fnn

Das Deutsche Komitee hat sich im laufen-den Jahr mit der Vorbereitung der Kon-ferenz 2011 beschäftigt. Es wurdenThemen gesammelt, die in den „Call forPapers“ eingeflossen sind, der im April2010 veröffentlicht wurde. Er enthält nebender detaillierten Übersicht der technischenThemen in den bekannten sechs Gruppenals Neuheit einen Quick-Finder, der demAutor ausgehend von einem Schlagwortdie Zuordnung des Inhaltes zu seinerSession ermöglicht. Jetzt besteht dieMöglichkeit für alle Interessierten bis zum13. September 2010 einen Abstract einzu-reichen. Danach wird sich sowohl dasdeutsche Komitee als auch das technischeKomitee von CIRED mit den Vorschlägenbefassen und in einem Auswahlverfahrendie einzuladenden Autoren ermitteln. Diefertigen Aufsätze werden dann bis zum 14.Januar 2011 erwartet. Mit Blick auf dieVeranstaltung in Frankfurt am Main erhofftsich das deutsche Komitee natürlich einebesonders rege Beteiligung von deutschenAutoren und natürlich einen Besuch derVeranstaltung im nächsten Jahr.

Mit besonderem Einsatz laufen die Vor-bereitungen für den Eröffnungstag, an demdas deutsche Komitee zusammen mit derETG das dreistündige „Opening Forum“ausrichten darf.

Weitere Informationen unter:www.cired2011.orgwww.cired.net

IhrTheodor Connor / Dr. Roland Drewek

FNN-AKTUELL

� FNN-Lastenheft für EDL21-Zähler

Elektronische Haus-haltszähler – FunktionaleMerkmale und Protokolle

Mit dem Lastenheft zur Spezifikation desEDL21-Zählers hat das Forum Netztech-nik/Netzbetrieb im VDE einen weiterenwichtigen Meilenstein auf dem Weg zurStandardisierung von elektronischenHaushaltszählern erreicht.

Die Bundesregierung hat bereits im August2007 mit dem integrierten Energie- undKlimaprogramm (Meseberg-Beschlüsse)u.a. die vollständige Liberalisierung desZähl- und Messwesens in den SpartenStrom und Gas beschlossen und dieflächendeckende Einführung elektroni-

FNN AKTUELL ETG-Mitgliederinformation Juni 201022

Gruppe Industrie

Gruppe Hochschulen, Behörden,Forschungseinrichtungen, sonstigeEinrichtungen

Der ETG-Vorstand besteht aus insgesamtsechs Mitgliedern aus den drei Vertre-tungsgruppen. Nach der Wahlordnung gel-ten je Gruppe die beiden Kandidaten mitder größten Stimmenzahl innerhalb ihrerGruppe als gewählt.

Die Wahl wird als Online-Wahl über dasInternet durchgeführt.

Die Online-Stimmabgabe ist ab so-fort bis 30. August 2010 möglich.

Wer nicht über einen Internet-Zugang ver-fügt, kann per Briefwahl wählen.

Briefwahlunterlagen können ab so-fort bis 30. August 2010 unter An-gabe der Mitgliedsnummer bei derETG-Geschäftsstelle angefordertwerden. Die Unterlagen werdenAnfang September nach Abschlussder Online-Wahl versandt.

Letzter Termin für den Eingang desausgefüllten Stimmzettels per Briefist der 22. September 2010

Damit Sie jetzt gleich wählen können, sinddieser Mitgliederinformation beigefügt:

Persönlicher Wahlbrief

mit Informationen zum Wahlverfahren,Terminen und Ihren persönlichenZugangsdaten für die Online-Wahl

Kandidatenliste

mit detaillierten Informationen zumberuflichen Werdegang undZielvorstellungen der Kandidaten

Wir bitten die ETG-Mitglieder um regeTeilnahme an der Vorstandswahl. DerVorstand bestimmt die Themen, Aktivitätenund damit die Außenwirkung der ETG.Durch Ihre Beteiligung an der Wahl neh-men Sie direkten Einfluss auf die künftigeETG-Arbeit. Vielen Dank.

Nach der Vorstandswahl durch die ETG-Mitglieder wählen der WissenschaftlicheBeirat der ETG und die neuen Vorstands-mitglieder aus dem sechsköpfigen Vor-stand den Vorsitzenden und den stellver-tretenden Vorsitzenden der ETG.

Das Wahlergebnis wird den ETG-Mit-gliedern durch Veröffentlichung in derETG-Mitgliederinformation, im VDE dialog,in der etz und im Internet bekannt gege-ben. Der neue gewählte ETG-Vorstandwird sich in der ETG-Mitgliederversam-mlung am 9.11.2010 in Leipzig vorstellen(s. gesonderter Beitrag in dieser Mit-gliederinformation).

Dipl.-Ing. Hans Hellmuth,E.ON Energie AGVorsitzender des Wahlausschusses

ETG AKTUELL

�� ETG Vorstandswahl 2010

Sehr geehrte ETG-Mitglieder,

die Vorstandsmitglieder der ETG werdenim dreijährigen Turnus von den ETG-Mitgliedern gewählt. In diesem Sommersind Sie aufgerufen, den neuen ETG-Vorstand für die Amtsperiode 2011 bis2013 zu wählen.

Durch Veröffentlichung in der etz, Heft 3/2010, Seite 76, im VDE dialog März/April2010, Seite 12 und im Internet haben wirIhnen die vom Wahlausschuss aufgestelltevorläufige Kandidatenliste für die ETG-Vorstandswahl bekannt gegeben. DemWahlausschuss sind daraufhin keine wei-teren Kandidaten gemäß den Regulariender Wahlordnung benannt worden. Der o.g. Wahlvorschlag bildet nunmehr die end-gültige Kandidatenliste. Nachfolgend stel-len wir Ihnen die Kandidaten kurz vor.Kandidaten, die bereits jetzt im Vorstandsind und sich zur Wiederwahl stellen, sindmit ** gekennzeichnet.

Gruppe Elektrizitätsversorgung(öffentliche und industrielle)

ETG-Mitgliederinformation Juni 2010 ETG AKTUELL 23

Dipl-Ing. Heiko Harms (44)Mitglied des Vorstandes der EWE AG

Dipl.-Ing. Rainer Joswig (51)Vorstandsmitglied der EnBWTransportnetze AG

Dr.-Ing. Erik Landeck (43)Mitglied der Geschäftsführungvon Vattenfall Europe DistributionBerlin und Vattenfall EuropeDistribution Hamburg GmbH

Prof. Dr.-Ing. Jochen Kreusel(46)**Geschäftsbereichsleitung Marketing/VertriebEnergietechnik, Prokurist, ABB AG

Dr.-Ing. Konstantin O. Papailiou(53)Vorstandsvorsitzender PfistererHolding AG

Dr.-Ing. Rainer Speh (55)Siemens AG, CoporateTechnology Development Center,Sector Manager Energy

Univ. Prof. Dr. ir. Rik W. DeDoncker (52)**RWTH Aachen, Lehrstuhl undInstitut für Stromrichtertechnikund Elektrische Antriebe (ISEA)

Prof. Dr.-Ing. Volker Hinrichsen(55),Technische Universität Darmstadt,FG Hochspannungstechnik

Prof. Dr.-Ing. Zbigniew A.Styczynski (60),Otto-von-Guericke-UniversitätMagdeburg, Gf. Leiter Institut fürElektrische Energiesysteme

Einzelheiten zu den Kandidaten und deren Zielvorstellungen für die Amtsperiode 2011-2013 können Sie der Kandidatenliste entnehmen.

� 3. Workshop„Möglichkeiten der Koope-ration von ETG und VDE-Bezirksvereinen sowieVDE-Landesvertretungen“am 5.10.2010 inFrankfurt/Main

Nach den erfolgreichen Workshops derETG in 2008 und 2009 mit den ETG-Vertretern in den VDE-Bezirksvereinen (BV)und VDE-Landesvertretungen (LV) sollauch in 2010 wieder ein solcher Workshopausgerichtet werden. Ziele der Veran-staltung sind

die bessere Vernetzung der ETG-Aktivitäten mit den BV/LV

die gegenseitige Information von ETGund BV/LV über aktuelle Aktivitäten

ein Abgleich des Verständnisses derAufgaben von ETG und BV/LV

die Diskussion von Möglichkeiten einerengeren Zusammenarbeit

die Suche nach Wegen zum Aufbaukontinuierlicher Kontakte

Die ETG-Vertreter in den BV/LV erhalteneine schriftliche Einladung mit weiterenInformationen zum Workshop. Wir würdenes sehr begrüßen, wenn möglichst alleBV/LV in dem Workshop vertreten wären .

Wolfgang GlaunsingerGeschäftsführer der ETG

� Zum Thema Elektrofahr-zeuge/Elektromobilität

Interview mit Univ.-Prof. Dr. ir. Rik W. De Doncker,Mitglied im ETG-Vorstand

Redaktion:Welche Bedeutung hat der Bereich derElektromobilität für die Energietechnik?

Die Tatsache, dass sich mit diesem Themagerade eine VDE-ETG Taskforce beschäf-tigt hat, lässt die Bedeutung erahnen. DieElektromobilität wird, wenn sie im immerweiter wachsenden Maßstab umgesetztwird, in zweierlei Hinsicht große Bedeutungfür die Energietechnik haben.

Das erfreuliche weitere Wachstum derregenerativen Energien, im WesentlichenWind und Photovoltaik, hat die schon oftdiskutierte Herausforderung der Gleich-zeitigkeit von Erzeugung und Verbrauchzur Folge. Eine Flotte von Elektrofahr-zeugen kann als signifikanter dezentraler

Speicher fungieren und kritische Spitzenabfangen. Dies ist möglich, da unsereFahrzeuge des Individualverkehrs imWesentlichen stehen. Sind diese zuStandzeiten bidirektional ans Netz gekop-pelt, so kann nach einer Ladephase dieBatterie zyklisiert werden. Da eine Li-IonenBatterie auch altert ohne genutzt zu wer-den, muss sie für einen wirtschaftlichenBetrieb dauerhaft eingesetzt werden.Genau dieses Prinzip wird mit den netzge-koppelten Fahrzeugen verfolgt.

Zweitens vergrößert sich der Markt für dieElektrizitätswirtschaft! Damit ist nicht diezusätzlich transportierte Traktionsenergiegemeint, die bei 1 Mio. Elektrofahrzeugennur 0,5% des Jahresstromverbrauchs derBRD beträgt. Werden vielmehr dieFahrzeuge mit bidirektionalen Ladegrätenausgestattet, so können während der lan-gen netzgekoppelten Standzeiten Netz-dienstleitungen wie z. B. die Leistungs-frequenzregelung bereitgestellt werden. Sowerden die Fahrzeuge Teil eines SmartGrids, ein Thema welches wir am E.ONEnergy Research Center der RWTHAachen bearbeiten. Prof. Dr. Kreusel ist inseinem Interview ja schon separat auf dasletztere Thema eingegangen.

Am Institut für Stromrichtertechnik undElektrische Antriebe (ISEA) der RWTHAachen wird derzeit im BMWi-gefördertenProjekt Smart Wheels an bidirektionalenLadegeräten für verschiedene Fahrzeugegearbeitet.

Redaktion:Was kann der Anwender von Elektrofahr-zeugen erwarten?

Für den Anwender soll sich grundsätzlichdie erbrachte Mobilitätsdienstleistung imWesentlichen nicht ändern. Dabei werdenAbgase, Feinstaub und akustische Emis-sionen lokal vermieden und global mini-miert. Weiterhin kann eine sehr sportlicheFahrweise implementiert werden, daElektromotoren bereits bei Null Drehzahlvolles Moment liefern können. DemEntgegen spricht die begrenzte Reichweitevon Elektrofahrzeugen, denen mit RangeExtendern begegnet werden kann. UnsereAnalysen für rein elektrische Fahrzeugezeigen wirtschaftlich darstellbare Batterienbei Reichweiten bis zu 100 km. Da miteiner solchen Batteriekapazität die Tages-fahrleistung von PKW privater Halter zufast 90% abgedeckt werden, würde jedegrößere Batterie nicht voll zyklisiert undwürde dennoch altern. Die wirtschaftlichbegründete Maximalkapazität hat eineÄnderung für den Anwender zur Folge. Erhat kein Allroundfahrzeug mehr zurVerfügung. Für die seltenen Fälle des„Südfrankreichurlaubs“ muss der Anwen-der auf andere Transportmittel auswei-chen. In jedem Fall stellt das Elektro-fahrzeug als Zweitwagen eine Alternativedar.

� Einladung zur 19. ordentlichen Mitgliederversammlung der ETG


anlässlich des VDE-Kongresses 2010laden wir Sie zur 19. ordentlichen ETG-Mitgliederversammlung ein, die

am:Dienstag, 9.11.2010, 12.00 bis 13.00 Uhrin:CCL - Congress Center LeipzigMesseallee 104007 Leipzigwww.ccl-leipzig.de

stattfinden wird.

Wir haben folgende Tagesordnung vorge-sehen:

1. TätigkeitsberichtBericht des Vorsitzenden der ETG, HerrnProf. Dr.-Ing. Jochen Kreusel, über Ent-wicklungen und Aktivitäten der ETG seitder letzten Mitgliederversammlung imNovember 2008 in München

2. Aussprache über den Tätigkeits-bericht

Die ETG-Mitglieder sind eingeladen, Fra-gen zu stellen und Diskussionspunkteanzustoßen

3. Vorstellung der neu gewähltenETG-Vorstände ab Januar 2011

4. Vorstellung aktueller ETG-Studien

5. Vortrag über einen neuen Offshore-Windpark

6. Verschiedenes

Vor Beginn der Veranstaltung wird im Saalexklusiv für die Teilnehmer der Mitglieder-versammlung ein kleiner Imbiss gereicht.

Wir freuen uns sehr, wenn wir möglichstviele ETG-Mitglieder in Leipzig begrüßendürfen. Dieser Mitgliederinformation isteine persönliche Einladung beigefügt.

Mit freundlichen Grüßen

Prof. Dr.-Ing. Jochen KreuselVorsitzender der ETG

ETG AKTUELL ETG-Mitgliederinformation Juni 201024

nachgedacht werden. Firmen sollten IhrenMitarbeitern die Möglichkeit bieten IhreFahrzeuge auch tagsüber auf dem Firmen-parkplatz zu laden. Da eine Vollladung inder Regel weniger als 2€ kosten wird, soll-te in der Startphase auf eine Abrechnungder Energie verzichtet werden. Gleichzeitigmüssen für eine hohe Durchdringung mitElektrofahrzeugen frühzeitig geeigneteAbrechnungssysteme entwickelt werden,die mit den zu erstellenden Standards fürSmart Grids kompatibel sind.

Redaktion:Wir danken Ihnen für das interessanteInterview.

Prof. Dr. Rik W. De Doncker, ist Direktordes Instituts für Stromrichtertechnik undElektrische Antriebe der RWTH Aachenund Direktor des E.ON Energy ResearchCenter der RWTH Aachen, Mitglied desETG-Vorstands

� Vorschau ETG-Veranstaltungen

ETG-Fachtagung„Arbeiten unter Spannung (AuS)“14. - 15.09.2010, Dresden

Das Arbeiten unter Spannung (AuS) hatsich in den letzten Jahren neben demArbeiten im spannungsfreien Zustanddeutschlandweit als gleichwertige, sichereMethode zum Arbeiten an Elektroenergie-übertragungsanlagen etabliert. Es ist inzwi-schen Tradition, den erreichten Stand beimAuS, Erfahrungen, neue Ausrüstungen undArbeitsverfahren in regelmäßigen Abstän-den im Rahmen einer ETG-Fachtagungvorzustellen und zu diskutieren. DerFachausschuss V2.2 „Arbeiten unterSpannung“ der ETG und der VDE-Bezirksverein Dresden laden dazu deut-sche und ausländische Fachkollegen undam AuS Interessierte sehr herzlich zur 8.Fachtagung „Arbeiten unter Spannung(AuS)“ nach Dresden ein.

Zu folgenden Tagungsschwerpunkten sollin 14 Vorträgen berichtet werden:

- neue Vorschriften und Normen für dasAuS

- Verantwortung und Qualitätssicherungbeim AuS

- Störlichtbogenschutz von Personen

- Überspannungen und Isoliervermögenbeim AuS

- neue Ausrüstungen und Technologienfür das AuS in Nieder- und Mittel-spannungsanlagen und

- Erfahrungen aus der AuS-Praxis.

Verschiedene Ausrüstungen und Techno-logien werden während der Tagung unterpraxisnahen Bedingungen vorgeführt. Da-bei besteht die Gelegenheit zur Klärungspezieller Fragen und zum Gedanken-austausch mit den Spezialisten vor Ort.

Ergänzt wird das Tagungsprogramm wie-der durch eine AuS-Fachausstellung, aufder Hersteller und Dienstleister AuS-Ausrüstungen und AuS-Dienstleistungenpräsentieren.

Dauer und Zeitplan der Tagung wurden sogestaltet, dass nach jedem VortragGelegenheit für Diskussionen besteht.Außerdem bieten die Pausen und dergesellige Abend Möglichkeiten zum Ge-dankenaustausch über aktuelle Problemedes AuS.

Zielgruppe

Die Fachtagung wendet sich an Füh-rungskräfte, Sicherheitsfachkräfte, An-

Redaktion:Was ist Ihrer Meinung nach das aktuellspannendste Thema im Bereich derElektrofahrzeuge?

Ich bin sehr gespannt auf die Entwick-lungen der kommenden Jahre, die aus derAutomobilbranche kommen werden.

Wie unserem Taskforce-Bericht als auchden obigen Zeilen zu entnehmen setzenwir auf einen Kleinwagen / Zweitwagen miteiner Reichweite bis 100 km. Als weiterenwesentlichen Punkt, um Elektromobilität inder Breite zu implementieren sehen wir dieNotwendigkeit eines geringen Preises. AlleAspekte fließen z.B. in das RWTH ProjektStreetScooter ein, in welchem Fakultäts-übergreifend ein Elektrofahrzeug darge-stellt werden soll. Das ISEA ist mit den dreiForschungsgruppen Batterien, Antriebeund Leitungselektronik beteiligt. Um Kos-ten im Zielfahrzeug zu minimieren werdenan allen Stellen modulare Aufbauten ver-folgt. So treiben zwei radnahe Motoren dieHinterräder an und parallele PEBBs (PowerElectronic Building Blocks) gewährleistendie flexible Anbindung an die modularenBatteriestacks.

In der deutschen Automobilbranche wirdviel an Premium-Produkten gearbeitet. Ichempfehle die kritische Auseinandersetzungmit unserem Taskforce-Bericht stark.

Redaktion:Wo liegt Ihrer Meinung nach noch For-schungs- und Entwicklungsbedarf?

Nach wie vor stellt der Akkumulator einewesentliche Kostenposition dar. Ähnlichwie bei Laptop-Zellen muss sich diePreisreduktion durch Massenfertigung ein-stellen. Zur Minimierung der Life-Cycle-Costs in der Leistungselektronik mussüber neue Aufbau- und Verbindungs-techniken nachgedacht werden, die aucheine Erhöhung der Effizienz und Leistungs-dichte zulassen. Bezüglich der Maschinen-typen ist eine Fahrzeugkonzept – abhängi-ge Wahl zu treffen. Grundsätzlich ist hierimmer der Leichtbau ein Thema. Weiterhinentsteht eine neue Herausforderung in derKlimatisierung des Fahrzeugs. Da an sichder Wirkungsgrad des Systems hoch ist,muss neben der gezielten Beheizung derPerson im Fahrzeug über Wärmedämm-konzepte nachgedacht werden.

Redaktion:Welche Rahmenbedingungen müssennoch erfüllt werden?

Um Elektrofahrzeuge in den Markt zu brin-gen werden aufgrund der mittelfristighöheren Preise im Vergleich zu konventio-nellen Fahrzeugen Subventionen undUnterstützungen notwendig sein, die inunterschiedlicher Form ausfallen könnten:Neben direkten finanziellen Hilfen kannüber die Nutzung von Bus- und Taxispuren


Prof. Dr. Rik W. De Doncker

Prof. Dr.-Ing. Steffen Großmann,TU Dresden, Vorsitzender des VDE-Bezirksvereins Dresden,Wissenschaftlicher Tagungsleiter

dehnte Raum- und Flächenladungen ent-stehen, welche den Feldverlauf selbsterheblich beeinflussen. Bedingt durch diemaßgebenden Mechanismen können sichbei Gleichspannungsbelastung auch Un-terschiede der Oberflächeneigenschaftenpolymerer Isolierungen (z. B. Kriechstrom-verhalten und Hydrophobiebeständigkeit)gegenüber Wechselspannungsbelastungergeben.

Ziel der Veranstaltung ist es, für die in derHochspannungs-Gleichstromtechnik rele-vanten Betriebsmittel und leistungselektro-nischen Baugruppen den Erkenntnis-stand, aktuelle Forschungsaktivitäten undEntwicklungstendenzen der Isoliersystemeeinschließlich der verwendeten Werkstoffeaufzuzeigen und zu diskutieren. Dabei sol-len auch Fragen der Prüftechnik behandeltwerden.

Zielgruppe

Die Fachtagung wendet sich an Herstellerund Betreiber von Betriebsmitteln undBaugruppen der Hochspannungs-Gleich-stromtechnik sowie an Mitarbeiter vonHochschulen, Prüf- und Forschungsinsti-tuten.

Exkursion

Eine Exkursion zur Firma HSP Hoch-spannungsgeräte GmbH in Troisdorf ist imRahmen der Fachtagung geplant.

www.vde.com/isoliersysteme2010

EMA 201008. - 09.10.2010, Aschaffenburg

Am 8. und 9. Oktober 2010 findet inAschaffenburg die 3. Elektromobilaus-stellung EMA 2010 statt. Um Expertensowie die interessierte Öffentlichkeit anzu-sprechen, ist die Veranstaltung in Aus-stellung, Fachtagung und Wettbewerbgegliedert.

Höhepunkt der Veranstaltung wird wiederder Wettbewerb sein, in dem selbstge-baute Elektrofahrzeuge in verschiedenenKategorien bewertet werden. Der VDE/ETG und die Hochschule Aschaffenburgals Veranstalter laden interessierte Aus-zubildende, Studenten und Schüler ein,mit eigenen Fahrzeugen an dem Wett-bewerb teilzunehmen. Auf die Gewinnerwartet ein Preisgeld von 3.000 Euro. Eine

probung. Dies ist von steigender Be-deutung, wird doch das Betriebsverhaltendes Antriebes zunehmend durch Steuer-und Regelalgorithmen bestimmt. Fein-werktechnisch und mikrotechnisch herge-stellte Antriebe bzw. Antriebskomponenteneröffnen neue Anwendungsmöglichkeiten,gerade wenn es um die Miniaturisierungvon Systemen geht. Neben den konventio-nellen Antriebsprinzipien gewinnen hierauch die unkonventionellen Aktorprinzipienan Bedeutung, zum Teil ist erst ihr Einsatzzielführend.

www.vde.com/de/fg/ETG/Veranstaltungen

ETG-FachtagungIsoliersysteme bei Gleich- undMischfeldbeanspruchung27. - 28.09.2010, Köln

Elektrische Energieversorgungsnetze ent-halten in zunehmendem Maße Gleich-spannungssysteme (HGÜ), z. B. für dieÜbertragung elektrischer Leistung übergroße Entfernungen oder Seekabel, dieAnbindung von Offshore-Anlagen, dieBahnstromversorgung oder zukünftig auchim Bereich der Verteilnetze. Dabei tretensystembedingt nicht immer reine Gleich-spannungen auf, sondern die Isolier-systeme werden häufig mit Gleich- und Mischfeldern beansprucht. TypischeMischfelder entstehen z. B. durch Pola-ritätswechsel oder durch die Überlagerungvon Gleichspannung mit Impulsspan-nungen, verursacht durch äußere Ein-wirkung oder als Folge der AC/DC-Wandlung.

Die Feldbeanspruchung eines Isoliersys-tems bei Gleichspannungsbelastung wirddurch die Geometrie des Isoliersystemsvor allem aber durch das Verhältnis derelektrischen Leitfähigkeiten der beteiligtenIsolierstoffe bestimmt. Im Gegensatz zuden für das kapazitive Feld bestimmendenPermittivitäten können sich die elektri-schen Leitfähigkeiten der beteiligtenIsolierstoffe um mehrere Größenordnungenunterscheiden und sind abhängig von derTemperatur, dem Feuchtegehalt und derFeldstärke. Beim Zu- und Abschalten vonGleichfeldern, beim Polaritätswechsel undbei Beanspruchung mit Mischfeldernkommt es zur Überlagerung von resistivenund kapazitiven Feldern mit teilweise langandauernden Ausgleichsvorgängen. Beilänger andauernder Gleichspannungs-belastung können zudem auch ausge-

lagenbetreiber, Anlagenverantwortlicheund anweisende Elektrofachkräfte vonElektroenergieversorgungsunternehmen,Industrie- und Elektrofachbetrieben, diedas AuS in ihren Unternehmen bereitspraktizieren, als Dienstleistung anbietenoder in Zukunft nutzen wollen. Die Tagungrichtet sich aber auch an AuS-Ausbilder,Hersteller von AuS-Ausrüstungen undPrüflabore.

ETG/GMM-Fachtagung„Innovative Klein- und Mikroantriebstechnik 2010“22. - 23.09.2010, Würzburg HotelMaritim

Die bereits 8. ETG/GMM-Fachtagung„Innovative Klein- und Mikroantriebs-technik“ wird vom 22. - 23. September2010 in Würzburg von der ETG veranstal-tet. Die Fachtagung informiert mit ausge-wählten Fachvorträgen und bietet einForum für Entwickler, Hersteller undAnwender von Antriebskomponenten undSystemen im unteren Leistungsbereich fürden fachlichen und persönlichen Aus-tausch. Die Vorstellung innovativer elektri-scher, elektronischer und mechanischerKomponenten und die Präsentation neuerWerkzeuge für Entwurf und Simulation ste-hen dabei im Vordergrund und sollen demEntwickler und Hersteller das umfangrei-che Potenzial für die Projektierung neuerAntriebssysteme vermitteln. Der Anwenderkann sich über die in der Entwicklungbefindlichen Systeme im Bereich vonKlein- und Mikroantrieben informieren.

In der Antriebstechnik besteht ein deutli-cher Trend zur mechanischen, elektrischenund informationstechnischen Integration inden technologischen Prozess. Für dieKlein- und Mikroantriebstechnik trifft das inganz besonderem Maße zu. Es entstehenkomplexe mechatronische Antriebssys-teme, deren Produktentwicklung ein hohesMaß an Entwicklungsqualität verlangt. DieVermittlung von Methoden- und System-kompetenz sowie der effiziente Einsatz vonEntwicklungstools sind hierzu eine not-wendige Voraussetzung. Bei der Forde-rung nach immer kürzeren Innovations-zyklen kann die Simulation von Antriebs-komponenten sowie des gesamten An-triebssystems die Entwicklungszeit aberauch die Entwicklungsrisiken deutlich sen-ken. Neben der reinen Simulation ermögli-chen durchgängige Entwicklungstoolsauch eine schnelle experimentelle Er-


Prof. Dr.-Ing. Gerhard Huth, TU Kaiserslautern, Mitglied FB A1„Elektrische Maschinen undAntriebe, Mechatronik“,Wissenschaftlicher Tagungsleiter

Prof. Dr.-Ing. Josef Kindersberger,TU München,Leiter FB Q2 „Werkstoffe,Isoliersysteme, Diagnostik“, Wissenschaftlicher Tagungsleiter

Prof. Dr.-Ing. JohannesTeigelkötter, FH Aschaffenburg,Wissenschaftlicher Tagungsleiter

VDE-Kongress E-Mobility führt Entwicklerund Manager in den drei Themen-schwerpunkten Fahrzeugtechnik, Infra-struktur und Netzintegration sowie intelli-gente Fahrzeugkommunikation, Verkehrs-management und energieeffizienter Schie-nenverkehr zu einem intensiven Wissens-austausch zusammen. In 44 Sessionsreicht die Spannbreite der Präsentationvon Übersichtsvorträgen bis zu technologi-schen Fachvorträgen auf wichtigen Teil-gebieten der E-Mobility – ein besonderesMerkmal dieser Veranstaltung! Unter dem Motto „Von der Technik zurInnovation“ werden Erfolgsfaktoren undInnovationshürden ebenso diskutiert wieneue Geschäftsmodelle und wichtige

Fachjury prüft die Fahrzeuge auf Kon-zeption und technische Ausführung.Wichtigste Voraussetzung zur Teilnahmeist ein Elektromotor als Antrieb. EineBeschränkung in der Größe gibt es nicht:Sowohl einsitzige Fahrzeuge – vomBobbycar bis zum E-Motorrad – als auchmehrsitzige Fahrzeuge können am Wett-bewerb teilnehmen. In der Wertung wirdnach Teilnehmergruppen (Schüler, Studen-ten, Auszubildende) und technischenKategorien (Konzept, Beschleunigung)unterschieden. Bewerbungsschluss ist der3. Oktober 2010.

Zur Fachtagung wurde ein Call for Papersverteilt.

Die Veranstaltung hat in 2008 großesInteresse hervorgerufen. Als prominenterGast trat Ex-Formel-1 Pilot Heinz HaraldFrentzen mit seinem Hybridrennfahrzeugauf. Einen Fernsehbeitrag und weitereDetails zur Veranstaltung finden Sie auf derHomepage www.ema-ab.de

VDE-Kongress 201008.-09.11.2010, Leipzig

„E-Mobility: Technologien – Infrastruktur –Märkte“ stehen im Blickpunkt des VDE-Kongresses 2010, der am 08./09. Novem-ber in Leipzig stattfindet. Mit über 125 Top-Rednern, mehr als 100 Posterpräsen-tationen, einer begleitenden Technologie-und Innovationsausstellung und erwarte-ten 1.500 Teilnehmern aus dem In- undAusland ist der Kongress die wichtigstedeutsche Veranstaltung zu E-Mobility imJahr 2010. Seien Sie mit dabei und disku-tieren Sie mit den anwesenden Expertenüber die neuesten nationalen und interna-tionalen Entwicklungen!

Die Bedeutung der Elektromobilität wird innaher Zukunft mit hoher Wahrschein-lichkeit zunehmen, und zwar sowohl imöffentlichen als auch im Individualverkehr.Diesen Prozess technisch, wirtschaftlichund auch im Hinblick auf die Um-weltauswirkungen optimal zu gestalten,erfordert die intensive interdisziplinäreZusammenarbeit von Ingenieuren unter-schiedlicher Fachrichtungen und Bran-chen, die bislang oft noch wenigeSchnittstellen miteinander haben. Hinzukommt die große Herausforderung nacheiner funktionierenden, flächendeckendenInfrastruktur. Die zu neuen Geschäfts-modellen und -prozessen führen wird. Der


Querschnittsthemen. Namhafte Entschei-der aus Politik, Autoindustrie und Ener-gieversorgung dokumentieren die Be-deutung der E-Mobility für den StandortDeutschland, Unternehmen und Inge-nieure. Zugesagt haben unter anderemProf. Dr. Annette Schavan, Bundes-ministerium für Bildung und Forschung,Rainer Brüderle, Bundesminister fürWirtschaft und Technologie, und VDA-Präsident Matthias Wissmann.

Wir freuen uns auf Sie in Leipzig!

Jochen Kreusel

Prof. Dr.-Ing. Jochen Kreusel,ETG Vorsitzender, KongressleiterVDE-Kongress 2010

diskussion wurden am Abend bei einemgemeinsamen Get-Together und einerEnergieparty in der Düsseldorfer AltstadtIdeen ausgetauscht und Kontakte ge-knüpft.

Eine gut besuchte Ausstellung rundeteden Kongress ab. Nach Kongress-Endebestand im Rahmen einer Exkursion dieMöglichkeit, die Energieversorgung derMesse Düsseldorf zu besichtigen.

Die folgenden Beiträge beschreiben einigeinhaltliche Schwerpunkte der vier Fach-tagungen. Der Tagungsband (ETG-Fach-berichte 118 u. 119) kann beim VDE-Ver-lag bezogen werden. Die Kongressteil-nehmer können die Präsentationsfolien imInternet downloaden.

ETG-Kongress 2009Fachtagung „Intelligente Netze“

1. Breite Resonanz

Die Fachtagung „Intelligente Netze“ desETG-Fachbereichs V2 Übertragung undVerteilung elektrischer Energie“ wurde übereinen „Call for Papers“ vorbereitet.

Kongresseröffnung Montag, 8. November, 13:00 Uhr

Der Kongressauftakt mit Rainer Brüderle,Bundesminister für Wirtschaft und Tech-nologie, und Dr. Elmar Degenhart, Vor-sitzender des Vorstandes der ContinentalAG, präsentieren aktuelle Projekte derBundesregierung zur Elektromobilität so-wie die Technikpositionen der Elektro- undAutomobilbranche. „Welche Entwicklun-gen sind möglich, welche Chancen undPotentiale werden eröffnet?“ Der Kon-gress, der unter der Schirmherrschaft derBundesministerien für Wirtschaft undTechnologie und Bildung und Forschungsteht, bewerten das gesamte Themen-spektrum der Elektromobilität, von der E-Fahrzeugtechnik über IKT im Auto, Infra-struktur und Netzintegration bis hin zurelektrischen Sicherheit und Normung.

In der anschließenden fachübergreifendenPlenarveranstaltung um 14.15 Uhr wer-den in Übersichtsvorträgen Schwerpunkt-themen des Kongresses vorgestellt. In die-sem Rahmen erfolgt auch die Verleihungder ETG-Preise.

Gegenüber früheren Kongressen wird die bisherige fachgesellschaftsbezogeneStruktur aufgegeben und durch quer-schnittsthemenbezogene Fachtagungenersetzt. Folgende Themen werden von der ETG maßgeblich gestaltet:

Fahrzeugtechnik (englischsprachig)

Infrastruktur und Netzintegration

Energieeffiziente Schienenfahrzeuge

Technologiepolitischer AbendMontag, 8. November, 18.30 Uhr

Der Technologiepolitische Abend doku-mentiert die Bedeutung der Elektro-mobilität für den Standort Deutschland.Eröffnet wird der Abend von VDE-Präsident und ABB-Vorstandsmitglied Dr.-Ing. Joachim Schneider. Keynote-Speakersind Prof. Dr. Annette Schavan, Bundes-ministerin für Bildung und Forschung, undMatthias Wissmann, VDA-Präsident. 1.500Gäste, hochkarätige Repräsentanten ausPolitik, Wissenschaft, Wirtschaft und denMedien, werden zu der Abendveranstal-tung erwartet.

AbschlussforumDienstag, 9. November, 15.00 Uhr

Die Abschlussveranstaltung des VDE-Kongresses zieht eine erste Bilanz überPotentiale und Bedeutung der E-Mobilityaus Sicht der Experten aus Industrie undWissenschaft. Prof. Dr. Ulrich Buller,Vorstand Fraunhofer-Gesellschaft For-schungsplanung, und Dr. Reinhold E.Achatz, Leiter Siemens Corporate Re-search and Technologies, geben Ausblickein die Zukunft der Elektromobilität.

� Rückblick ETG-Veranstaltungen

ETG-Kongress 200927. - 28.10.2009, Düsseldorf

Der ETG-Kongress 2009 fand mit einerRekordbeteiligung von 730 Teilnehmern imCongress Center Düsseldorf statt. DerKongress stand unter dem Leitthema„Energietechnik – Schlüsseltechnolo-gie aus Europa“.

Vier parallele Fachtagungen wurden an-geboten:

Intelligente Netze

Leistungselektronik in Netzen

Direktantriebe in Produktionsmaschinenund Industrieanlagen - Generatoren undAntriebe in regenerativen Kraftwerken

Diagnostik elektrischer Betriebsmittel

Über die Verleihung der ETG-Preise wur-de bereits in der MitgliederinformationJanuar 2010 berichtet.

Im Vorfeld des ETG-Kongresses fand am26.10.2010 erstmals eine zusätzliche Ver-anstaltung für studentische Mitglieder desVDE und der ETG statt. Das „JungeForum“ bot den Studenten die Mög-lichkeit, in aktuelle energietechnischeThemen einen Einblick zu erhalten. Dazuwurden acht Fachvorträge von Vertreternaus Forschung, Wissenschaft undIndustrie angeboten. Nach der Verleihungdes SAG-Awards und einer Podiums-


Prof. Dr. A. Pinkwart, Minister für Innovation, Wirtschaft, Forschung und Technologie des Landes Nordrhein-Westfalen

Dr. Bernd Michael Buchholz, NTB Technoservice, Wissen-schaftlicher Tagungsleiter

ETG-Mitgliederinformation Juni 201030 ETG AKTUELL

Die Reaktion auf die angebotenen 4Themenblöcke:

Aktive Verteilungsnetze (Dr. Britta Buchholz, MVV Mannheim)

Engpassmanagement im Übertragungs-netz (Dr. Bernd M. Buchholz, NTB,Pyrbaum)

Smart Metering und Markteinbindungder Stromkunden (Johannes Stein,VDE)

Informations- und Kommunikations-technik (Prof. Zbigniew Styczynski, UniMagdeburg)

übertraf mit 84 Vortragsanmeldungen inhoher Qualität alle Erwartungen. Zeigt siedoch welchen Stellenwert heute dasThema „intelligente Netze“ in Deutschlandeinnimmt! In dieser Situation entschiedsich der Programmausschuss, eine breitangelegte Posterausstellung zu gestaltenund dabei auch dafür zu sorgen, dass denPostern nicht nur eine Pause sondernmehr Zeit und Aufmerksamkeit (u.a. durchFührungen und Aufnahme in denTagungsband) zukommen soll. Auch diezum Vortrag ausgewählten Beiträge hattendie Möglichkeit per Poster ihr Thema zuvertiefen. So wurde die Posterausstellungmit 68 Beiträgen zu einem wertvollenForum für den breiten Informations-austausch.

Die große Resonanz und das vielseitigeInteresse kamen auch in der beachtlichenZahl von ca. 300 Teilnehmern zum Aus-druck. Und der Saal blieb bis zum letztenVortrag voll!

2. Sind die heutigen Netze etwa unintelligent?

Zur Eröffnung der Fachtagung wurde aufdiese Frage eingegangen.

Intelligente Netze steht hier für den Begriff„Smart Grids“.

Der Begriff wurde von der „EuropäischenTechnologieplattform für die Stromnetzeder Zukunft“ mit der Ausgabe der „Visionund Strategie der europäischen Strom-netze der Zukunft“ (http://www.smart-grids.eu/documents/vision.pdf) im April2006 geprägt. Inzwischen hat sich dieserName weltweit durchgesetzt und wurdeauch auf seine Komponenten undTechnologien übertragen. Wir sprechenheute auch von „Smart Distribution“,„Smart Meter“, „Smart Home“.

Im „Strategischen Umsetzungskonzept fürSmart Grids“ der Europäischen Union(http://www.smartgrids.eu/documents/3rdGA/SmartGrids_SDD_Draft_25_sept_2008) wird ein Smart Grid wie folgt definiert:

„Ein Smart Grid ist ein elektrisches Netz,das die Aktionen aller angeschlossenen

Nutzer – Erzeuger, Verbraucher, Speicher –intelligent koordiniert um Effizienz in dernachhaltigen, ökologischen, wirtschaftli-chen und zuverlässigen Stromversorgungzu gewährleisten.“

Aus dieser kurzen und einfachen Definitionlassen sich folgende Eigenschaften vonSmart Grids herauslesen:

1. Smart Grids bedürfen einer weitgehen-den Vernetzung ihrer Nutzer übermoderne Informations- und Kommuni-kationstechnologien zur intelligentenKoordinierung. Das bedeutet beson-ders für die Verteilungsnetze dasAuftreten neuer Marktteilnehmer, dieeine solche Vernetzung umsetzen.

2. Smart Grids erlauben den diskriminie-rungsfreien Netzzugang von allen Arten,insbesondere von erneuerbarer Strom-erzeugung sowie des Stromhandels.

3. Smart Grids sichern Flexibilität, indemdie Netzintegration aller Leistungs-größen und Technologien von Stromer-zeugern sicher, zuverlässig und risikofreibeherrscht wird.

4. Smart Grids sichern einen maximalenBeitrag regenerativer Stromerzeuger ander Bedarfsdeckung und tragen so zurnachhaltigen und ökologisch optimalenStromerzeugung bei.

5. Smart Grids bewirken eine Teilnahmeder Endverbraucher am Strommarkt –

a. passiv durch dynamische Tarife undbessere Kenntnis der Kunden überaktuellen Verbrauch und zugeordneteKosten,

b. aktiv durch steuerbare Lasten undderen Teilnahme am Regelleistungs-markt.

Im Hintergrund des enorm ansteigendenAnteils von erneuerbaren, oft volatilenStromerzeugern werden diese Eigen-schaften zur Voraussetzung für die nach-haltige, ökologische, wirtschaftliche undzuverlässige Energieversorgung.

Die heutige Ausstattung der Stromnetze –auch wenn sie nicht unintelligent sind –wird den neuen Herausforderungen schonbald nicht mehr gewachsen sein.

Die Fachtagung widmete sich den wesent-lichen Aspekten von „Smart Grids“.

3. Aktive Verteilungsnetze

Die 6 Vorträge deckten die ganze Breiteder neuen Anforderungen im Verteilungs-netz ab, wobei sich „aktiv“ auf die zuneh-mende Einspeisung durch verteilteErzeuger bezieht.

Zunächst wurde mit der Vorstellung derETG - Studie „Smart Distribution 2020“ (Dr.Bühner, EUS) Klarheit geschaffen, dass esheute nicht nur um technische Lösungen

gehen kann. Die heutigen EEG-Rege-lungen verhindern eine Marktteilnahme dererneuerbaren Stromerzeuger, was nicht imSinne von Smart Grids ist. Die Studie ent-wickelt Empfehlungen, wie eine schrittwei-se Marktteilnahme unter quantitativerBeibehaltung der heutigen Förderung zuerreichen ist.

In einem interessanten Beitrag von derUniversität Dortmund (Prof. Rehtanz) wur-den die Rahmenbedingungen für 1 MillionElektrofahrzeuge im Verteilungsnetz unter-sucht. Bei gleichmäßiger Verteilung imNetz ist die Integration der Fahrzeugeunproblematisch. Die Nutzung des Spei-cherpotenzials für Systemdienstleistungenist machbar, bewirkt aber Komfortein-bußen.

Dass verteilte Erzeuger auch einen positi-ven Beitrag zur Spannungshaltung erbrin-gen, wurde im Beitrag von Dr. Backes,EnBW gezeigt.

In welcher Form verschiedene Erzeugeram virtuellen Kraftwerk teilnehmen könnenwar Inhalt eines Beitrags von Steck,Forschungsstelle für Energiewirtschaft.Realisierung und Probebetrieb von virtuel-len Kraftwerken (Spanien und Großbritan-nien) im Rahmen des EuropäischenFörderprojektes FENIX wurden im Beitragvon Nielsen, Fraunhofer IWS demonstriert.Abschließend wurde von Pielke, TUBraunschweig über Feldversuche mit 20Mini- BHKW berichtet. Der Verbundbetriebsolcher BHKWs, die ja über Wärme-speicher verfügen, ermöglicht unter Be-achtung der Netzverhältnisse planbareStromeinspeisungen, deutliche Reduzie-rung der Lastspitze und verbesserteSpannung. Allerdings lassen sich dieseEffekte allein über den Verbundbetrieberzielen.

4. Intelligentes Engpassmanagementim Übertragungsnetz

Handel und große Windkraftanlagen führenbereits heute dazu, dass die Übertra-gungsnetze volatil und bei Starkwind bisan die Grenzen belastet werden. Da eineNetzverstärkung durch Leitungsbau vieleGenehmigungsjahre benötigt und oftdurch den Protest der betroffenenEinwohner behindert wird, ist intelligentesEngpassmanagement angesagt.

Über einen ersten Einsatz von PhasorMeasurement Units (PMU) bei der E.ON -verteilt im Netz installierte Messeinheitenmit einer Synchronisation im Mikrose-kundenbereich – berichteten Kühn, E.Onund Dr. Wache, Siemens. Beim Ausfalleines 1000 MW-Kraftwerks im Nordenkonnte der Schwingungsverlauf desNetzes aufgezeichnet werden. Immerhinzeigte die Winkelmessung zwischen zwei600 km entfernten Standorten einenWinkelsprung von 7 Grad. Es wurde aber

auch nachgewiesen, dass das Netz kei-nesfalls stabilitätsgefährdet war. Künftigwerden PMUs zur Erkennung kritischerZustände beitragen und Maßnahmen zurAbhilfe in Echtzeit initiieren.

Prof. Brauner, TU Wien wies nach, dassdie PMUs auch zur hochgenauen Fehler-ortung geeignet sind.

Professor Jäger, Universität Erlangenberichtete über ein Projekt von Siemens(Prof. Krebs) mit europäischer Beteiligungzur Echtzeitbewertung von Netz- undSchutzsicherheit. Dazu wird ein neuesSystem entwickelt, das nicht nur die PMU-Auswertung beinhaltet, sondern auch ausstationären und dynamischen Netzbe-rechnungen sowie der Bewertung derSchutzselektivität in Echtzeit Vorhersagenzur Netzstabilität und ggf. notwendigeMaßnahmen ableitet. Drei europäischeÜbertragungsnetzbetreiber sind hochmoti-viert an dieser Entwicklung beteiligt.

Dr. Franck Kaptue Kamga von derBergischen Universität Wuppertal stellteein Tool vor, das es ermöglicht, im regelzo-nenübergreifenden Engpassmanagementmittels automatisierter Berechnung einergroßen Zahl Lastflussvarianten mit einemMinimum an Netztopologieanpassungenauszukommen. Beispielrechnungen wei-sen die Effizienz des neuen Verfahrens aus.Wenn Übertragungswege zwischen denRegelzonen zum Engpass werden, dannwerden sie heute bereits auktioniert. HerrTersteegen, RWTH stellte die implizierteAuktionierung auf Basis der Wohlfahrts-maximierung vor. Implizite Auktionen wer-den künftig eine dominierende Rolle beider Bewirtschaftung engpassbehafteterKuppelleitungen spielen.

5. Smart Metering und Marktein-bindung der Stromkunden

„Smart Metering“ ist heute in aller Munde.Mittels fernauslesbarer Zähler und variablerTarife soll künftig der Stromkunde aktiverMarktteilnehmer werden. Da er seinenVerbrauch aber auch die aktuellen Kostensowie die Tarifprognose für die nächstenStunden dargestellt bekommt, hat er dieMöglichkeit bewusster und effizienter alszuvor Strom zu verbrauchen und sogarmanche Lasten in die Zeit mit niedrigemTarif zu verschieben – bevorzugt automati-siert mit modernen Mitteln der Gebäude-automatisierung. Diesen Themen widmetesich der Themenblock 3.

Dr. Braun, GM und Leiter der ETG TaskForce „Smart Metering“ zeigte die wach-sende Komplexität von Smart Meteringauf. Die Schlussfolgerung ist hier, dasseine wirksame „Verbraucherantwort“ imHinblick auf Senkung von Lastspitzen undEnergieeinsparung nur in Zusammenhangmit Automatisierung im Haus „SmartHome“ zu erreichen ist.

Zu ähnlicher Schlussfolgerung kommtBärwald, TU Braunschweig. Zusätzlich zurAutomatisierung spielen verhaltenswissen-schaftliche Ansätze eine Rolle bei derBeeinflussung des Nutzerverhaltens.

Ein Manko in der Zählerwelt ist heute dasFehlen einheitlicher und allseits akzeptier-ter Kommunikationsstandards. Feuerhahn,Fraunhofer ISE berichtete über Stan-dardisierungsbemühungen im Rahmeneines Multi Utility Controller MUC, derkommunizierte Zählerdaten auch vonSpartenzählern wie Gas, Wasser, Fern-wärme bündelt. Favorisiert werden SMLauf der Anwendungsschicht und M-Busfür Physik und Verbindung.

Hauck, Hager Elektro GmbH ging ebenfallsauf die Problematik der Verbrauchs-transparenz ein. Die Stufen der Infor-mationsdarstellung wurden hier schrittwei-se anschaulich vorgestellt. Auch hier wirdeinerseits die entscheidende Rolle derKundenberatung unterstrichen, aber dar-aus auch Chancen für das lokale Elektro-handwerk abgeleitet.

Abschließend wurden in zwei Kurzbei-trägen der Bundesnetzagentur auf dieLiberalisierung des Zähl- und Messwesenssowie auf die Verbraucherinteressen beiGestaltung des Marktmodells für „SmartMetering“ eingegangen.

6. Informations- und Kommunika-tionstechnik

Die Informations- und Kommunikations-technik (IKT) ist vor allem in der Ver-teilungsnetzebene – wo sie bisher in derRegel nicht eingesetzt ist – unabdingbareVoraussetzung für Smart Grids. OhneKommunikation wird es keine Markt-einbindung der Stromkunden und der ver-teilten Stromerzeuger geben!

In der Vergangenheit kamen bei Einführungvon Informationssystemen stets unter-schiedliche Datenformate zum Einsatz.Auch in der Kommunikationstechnik führteein langer Weg zu den heutigenStandards. Können wir nun im Ver-teilungsnetz die richtigen Lehren aus denSünden der Vergangenheit ziehen?

Dazu gab Dr. Krause, EWE eine klareAntwort mit der IT-Referenzarchitektur ausdem E-Energy – Projekt „eTelligence“. Hierwerden auf der Ebene der Geschäfts-prozesse alle Daten im CIM – Format(Common Information Model) nach IEC61968 für die Verteilungsebene abgelegt.Ein Datenaustausch zwischen den ver-schiedenen Datenbanken wird nun einfachmöglich.

In der Datenkommunikation zwischen denTeilnehmern des Netzes wird einheitlich aufdie Datenformate und Dienste aus dem

neuesten Kommunikationsstandard IEC61850 gesetzt.

Es wird auch darauf eingegangen, dassdieser Ansatz u.a. durch die weitereAktualisierung der Standards speziell fürverteilte Erzeuger (z. B. IEC 61850- 7-420)im IEC weiter getrieben wird.

Auch im zusammenfassenden Beitrag zumNormungsumfeld der E-Energy-Projektevon Uslar, Offis wurde der gleiche Ansatzempfohlen. Darüber hinaus wird auf weite-re nützliche Standards für den Aufbau vonSystemen eingegangen: Funktionsbau-steine für Leitsysteme, Softwarearchitek-tur, Informationssicherheit, Zählerkom-munikation, Gebäudeautomatisierung u.a.für die E-Energy-Projekte werden wertvolleEmpfehlungen zum Vorgehen gegeben.

Prof. Laskowski, RWE stellte die Konzeptezur Schaffung eines perspektivischenMarktplatzes im Rahmen des E-Energy-Projektes E-DeMa vor. Der E-EnergyMarktplatz wird die Kleinerzeuger und vir-tuellen Kraftwerke bei der Vermarktungihrer Stromproduktion unterstützen, ande-rerseits aber auch die Stromkunden übervariable Tarife in den Markt integrieren.Erstmals wurde die Systematik der wech-selseitigen Marktbeziehungen klar heraus-gestellt.

Auf die Konzepte der E-Energy-Projekte inder Region Harz und bei MVV Mannheimging Kießling, MVV ausführlich ein. Auchhier werden virtuelle Kraftwerke ihreLeistung kommunikationsgesteuert ansNetz geben und ein Energiemarktplatzsorgt für die Lieferung an die Verbraucher.Beide Projekte setzen für die Auto-matisierung in Haushalten den Energie-butler BEMI ein.

Ergebnisse des Fachausschusses „Schutzund Automatisierung“ hinsichtlich Instand-haltungsstrategien und Zählerdatenver-wendung für den Netzbetrieb wurdenabschließend von Dr. von Sengbusch prä-sentiert.

7. Posterausstellung in hoher Qualität

Zusätzlich zu den 4 Themenblöcken derTagung hatte die Posterausstellung auchdas Thema „Elektromobilität“ aufgenom-men. Der Leiter der Posterausstellung,Herr Frey, EnBW gab eine kurzeEinführung. Anschließend führten die Leiterder Themenblöcke und Herr Frey(Elektromobilität) durch den für sie relevan-ten Teil der Ausstellung. Aufgrund derAnwesenheit der Autoren und hochinteres-sierter Besucher kam es zu aufschlussrei-chen Diskussionen. Alle Teilnehmer warenmit den Ergebnissen der Posterausstellungzufrieden. Machte sie doch möglich, diegroße Breite der wissenschaftlichenArbeiten in Deutschland bekannt zumachen.



Und natürlich hatte die Tagungsleitungwieder Stress bei der Auswahl der bestenPoster nach den Kriterien Aussage,Gestaltung, Aktualität/Neuheitsgrad –denn es waren alle gut. So entschied dieTagungsleitung ad hoc, nicht nur einenAutor, sondern drei auszuzeichnen. Hiersind die Preisträger:

1. Dipl. Ing. Markus Pielke ,TU Braun-schweig – Feldversuch mit MiniBHKWs

2. Dr. Franck Kaptue Kamga, BergischeUniversität Wuppertal – Netztopologie-optimierung

3. Dipl. Ing. M. Heuer, UniversitätMagdeburg – Batteriesysteme für E-Fahrzeuge und als Speicher im Netz

Auch an dieser Stelle sei allen Teilnehmernder Ausstellung gedankt. Herzliche Glück-wünsche gehen an die Preisträger.

8. Resümee

Die Fachtagung war sowohl von derQualität ihrer Beiträge als auch organisato-risch gelungen. Sie hat eindrucksvoll ver-mittelt, was alles zu den „IntelligentenNetzen“ gehört und welche Problemenoch zu lösen sind. Es wurde auch klar,dass die Herausforderungen der Zukunft,insbesondere die Europäischen „20-20-20Ziele“ nur mittels intelligenter Netze bzw.Smart Grids zu beherrschen sind.

ETG-Kongress 2009Fachtagung „Leistungselektronik inNetzen“

Dr.-Ing. Martin Kleimaier, Essen

Professor Dr.-Ing. Axel Mertens, UniversitätHannover

Dr.-Ing. Bernd Engel, SMA, Niestetal

Im Rahmen des ETG-Kongresses 2009fand am 27. und 28. Oktober in der MesseDüsseldorf die Fachtagung „Leistungs-elektronik in Netzen“ statt, die vom Fach-bereich Q1 „Leistungselektronik und Sys-temintegration“ und dem FachausschussV1.2 „Dezentrale Strukturen“ ausgerichtetwurde. Trotz der parallel laufenden Fach-tagung „Intelligente Netze“, die sich mitdem Mega-Trend „Smart Grids“ befassteund naturgemäß die meisten Interessentenanlocken konnte, war die Fachtagung„Leistungselektronik in Netzen“ mit über120 angemeldeten Teilnehmern aus denBereichen Wirtschaft, Forschung undLehre sehr gut besucht. Da die Leistungs-elektronik neben der Informations- und

Kommunikationstechnik als eine der soge-nannten „enabling technologies“ für SmartGrids gesehen wird, haben sich diese par-allelen Veranstaltungen sehr gut ergänzt.Viele Teilnehmer nutzten daher auch dieGelegenheit zu einem Wechsel zwischendiesen Tagungen, um sich hier oder dortüber besonders interessierende Themenzu informieren.

In dieser Fachtagung wurden Probleme,aber insbesondere auch neue Möglich-keiten diskutiert, die sich durch dieIntegration einer zunehmenden Zahl vonleistungselektronischen Geräten ins Netzergeben – seien es Erzeuger, Verbraucheroder Betriebsmittel zur Steuerung undRegelung des Netzzustands. Die installier-te Leistung von Photovoltaik, Windkraft-werken aber zunehmend auch kleinerenKWK-Anlagen, die über Umrichter in dasNetz einspeisen, nimmt rasant zu (Bild 1).Auch dezentrale Speichertechnologien (inder Regel Batterien) zum Ausgleich derfluktuierenden Einspeiseleistung und zurVerbesserung der Versorgungsqualitätwerden fast ausschließlich über Umrichteran das Netz angeschlossen. Hier wirderwartet, dass mit abnehmender EEG-Vergütung für PV-Strom, die wirtschaftlicheAttraktivität dieser Speicher zunimmt unddamit zu einer stärkeren Verbreitung dieserSysteme führen wird.

Nicht nur auf der Erzeugungsseite, son-dern auch auf der Lastseite steigt gleich-zeitig der Anteil der über Frequenz-umrichter oder Spannungswandler ange-schlossenen Geräte (z. B. effiziente dreh-zahlgeregelte Antriebe, Schweißanlagen,Ersatz der Glühlampen durch Leuchtmittelmit leistungselektronischen Vorschalt-geräten, Netzteile für Unterhaltungselek-

tronik und IuK-Geräte …). Zunehmend effi-zientere leistungselektronische Umrichter-technologien und deren vielfältigen neuenMöglichkeiten tragen zu einer vermehrtenVerbreitung bei. Andererseits bieten spezi-elle leistungselektronische Netzbetriebs-mittel, die auch unter dem Begriff FACTS(Flexible AC Transmission Systems) be-kannt sind, neue Möglichkeiten zurSteuerung und Regelung im Netz, die anDynamik und Stellbereich die konventio-nellen Betriebsmittel in der Regel weitübertreffen. Hierzu gehören auch HGÜ-Leitungen und Gleichstrom-Kurzkupplun-gen (GKK).

Anforderungen und Wünsche aufgrund derErfordernisse des Netzbetriebs sowieMöglichkeiten und Grenzen seitens derLeistungselektronik und ihrer Steuerungund Regelung wurden aus unterschiedli-chen Blickwinkeln beleuchtet und disku-tiert.

Bei stärkerer Verbreitung dezentralerStromerzeuger können und müssen dieseAnlagen in den Verteilungsnetzen nebender reinen Energieeinspeisung in Zukunftweitere Aufgaben wie Spannungsregelung,Blindleistungskompensation, Netzstützungim Fehlerfall, Beiträge zum Kurzschluss-strom, Kompensation von Netzober-schwingungen oder aber auch die Be-reitstellung von Regelleistung liefern. Nurdurch eine derartige aktive Unterstützungkann eine stabile und sichere Versorgungmit Strom aus fluktuierenden regenerativenQuellen langfristig gewährleistet werden.Die diesbezügliche BDEW-Richtlinie„Erzeugungsanlagen am Mittelspannungs-netz“ sowie die daraus erwachsendenVorteile und Herausforderungen, wurdenlebhaft diskutiert.

Prof. Dr.-Ing. Axel Mertens, Gottfried Wilhelm Leibniz Universität Hannover,Vorsitzender ETG FB Q1 „Leistungs-elektronik und Systemintegration“,Wissenschaftlicher Tagungsleiter

Bild 1: Leistungselektronik bei der Stromerzeugung aus erneuerbaren Quellen, (Quelle: V. Wachenfeld, SMA)


neuen Regelstrategien eine dynamischeSpannungsstützung zu ermöglichen.

Gleichstromnetze standen nicht nur amAnfang der Stromversorgung, sondernkönnen auch in Zukunft bei verschiedenenAnwendungen gegenüber Drehstrom-netzen durchaus Vorteile bieten. Hierzuwurden interessante Ansätze zu städti-schen Versorgungskonzepten vorgestellt.

Unter dem Aspekt einer hohenMarktdurchdringung von umrichterbasier-ten Erzeugungsanlagen und Verbrauchernin allen Spannungsebenen ist den Netz-rückwirkungen besondere Aufmerksam-keit zu schenken. Hier herrscht aktuellerNormungsbedarf, um die Auswirkungen inallen Frequenzbereichen im Hinblick aufeine zuverlässige Stromversorgung auch inZukunft beherrschen zu können. Dazugehört auch die korrekte Berücksichtigungvon Beiträgen zu den Kurzschlussströmen,die von den Umrichtern in die Netze einge-speist werden.

ETG-Kongress 2009Fachtagung „Direktantriebe inProduktionsmaschinen und Industrie-anlagen – Generatoren und Antriebein regenerativen Kraftwerken“

Die im Rahmen des ETG-Kongresses2009 laufende Fachtagung wurde vomFachbereich A1 „Elektrische Maschinenund Antriebe, Mechatronik“ organisiert undgriff zwei aktuelle Themen auf. DieFachtagung, die von einer Fachausstellungbegleitet war, wurde von insgesamt 140Teilnehmern besucht und gliederte sich in

eine gemeinsame Plenarsitzung und 5 par-allele Sitzungen zu beiden Tagungs-themen.

Plenarvorträge: Herr Prof. Gerhard Huth,Technische Universität Kaiserslautern gingin seinem Plenarvortrag „TechnischerStand und Trends bei Direktantrieben“ aufdie Potentiale der Direktantriebstechnikund die nutzbaren Vorteile für denMaschinenbau ein, die sich durch direktenAnbau der Motorfunktion bzw. Integrationin den Prozess umsetzen lässt. SeinStatement: der Einsatz von Direktantriebenist wesentlich prozesstechnisch und wirt-schaftlich getrieben und wird imWesentlichen von der Weiterentwicklungder Synchrontechnik, rotativ und linear,getrieben. Hierbei wurde auf besondereWickeltechniken (Zahnspultechnik) undSpulenanordnungen eingegangen.

Herr Dr. Oliver Drubel, Siemens AG, Nürn-berg, gab mit seinem Plenarvortrag „An-triebstechnik in einem nachhaltigen Ener-gieversorgungssystem“ einen Überblickzum derzeitigen Stand und diskutierte rea-listische Ziele und Maßnahmen fürHersteller und Anwender von Kraft-werkstechnik. Danach ist der Wind diewesentliche nachhaltige Energiequelle inDeutschland. Auf weitere im frühen Ent-wicklungsstadium befindliche Technikenwie Solarthermie-, Gezeiten-, Meeres-wellen- und Geothermiekraftwerke wurdenäher eingegangen und neue Heraus-forderungen für die Antriebstechnik (Unter-wasser-, Nachführung-, Bohrtechniken)abgeleitet. Ein weiterer Schwerpunkt derzukünftigen Entwicklung wird in der not-wendigen Infrastruktur für Kurz- und Lang-zeitspeichern liegen, in denen die Antriebs-technik eine wichtige Rolle übernehmenwird.

Im Fachtagungsteil Direktantriebe inProduktionsmaschinen und Industrie-anlagen fanden 5 Sitzungen statt:

Permanentmagneterregte Syn-chronmotoren mit Zahnspulen-wicklung

Die beiden Sitzungsbeiträge wurden vonder TU Darmstadt (Prof. Binder) bestritten.Hierbei ging es um die Frage der Erhöhungder Drehmomentdichte bei Maschinen mitZahnspulentechnologie, die in der Her-stellung der Ausführung in verteilten Wick-lungen überlegen ist. Zum einen wurdenAuslegungsfragen erläutert, die einen wei-ten Feldschwächbereich ermöglichen undzum anderen konnte gezeigt werden, dassdurch eine optimierte V-Anordnung derPermanentmagnete im Rotor der entste-hende Reluktanzeffekt zur Steigerung desmittleren Drehmoments genutzt werdenkann.

Magnetgelagerte und integrierteDirektantriebe

In der Sitzung standen mechatronische

Der sich abzeichnende Trend zu effektivenund umweltfreundlichen Elektrofahrzeugenmit Batteriespeichern, die am Netz gela-den werden (Plug-In), durfte in dieserTagung natürlich nicht fehlen. Es wurdenverschiedene Lösungsansätze vorgestellt,wie Elektrofahrzeuge mit ihren leistungs-elektronischen Ladegeräten und der Spei-cherkapazität der Batterien bei massen-haftem Einsatz auch für die Erbringung vonSystemdienstleistungen für das Netz (z. B.Frequenzregelung, Spannungshaltung) ge-nutzt werden könnten. Es wurde gezeigt,dass bereits bei geringer Marktdurch-dringung von Plug-In Elektrofahrzeugen –allein durch eine geeignete Auflade-steuerung – eine deutliche Stabilisierungder Netzfrequenz erreicht werden kann(Bild 2).

Die Anbindung der geplanten – und zumTeil bereits in Bau befindlichen – großenOff-Shore-Windparks in das europäischeDrehstrom-Verbundnetz wird in der Regelnur über HGÜ-Kabel möglich sein. Auchbei der Vernetzung der Offshore-Wind-parks sind HGÜ-Technologien gefragt.Generell zeichnet sich ab, dass die moder-nen und netzvertäglichen Umrichter inVSC-Technik (Voltage Source Converter)hierbei eine wesentliche Rolle spielen wer-den. Diese Technologie wird auch dieVerbreitung von FACTS maßgeblich beein-flussen. Im Zusammenhang mit derBeherrschung von Netzengpässen imDrehstrom-Übertragungsnetz, wie sieinfolge der massiven Einspeisung ausWindkraftanlagen absehbar sind, werdenauch zunehmend HGÜ-Leitungen oderGKK zum Einsatz kommen. Bei immerstärkerer Verbreitung dieser Systeme wirdaber auch deutlich, dass für einen optima-len Einsatz ein abgestimmter Betrieb drin-gend geboten ist.

FACTS werden nicht nur auf die Übertra-gungsnetze beschränkt bleiben. Auch inder Verteilungsnetzebene wird ein zuneh-mender Bedarf hierfür gesehen, um mit

Univ.-Prof. Dr.-Ing. WilfriedHofmann, TU Dresden,Vorsitzender FB A1 „ElektrischeMaschinen und Antriebe,Mechatronik“, Wissenschaftlicher Tagungsleiter

Bild 2 : Frequenzverlauf nach einer Netzstörung (3 GW Leistungsausfall), Netzstützung durch 0,5 Mio. Elektrofahrzeuge mit einerLadeleistung von 3,7 kW/Fahrzeug, (Quelle: A. Schnettler, T. Pollok, IFHT)


anzutreiben, wurde in einem Vortrag derUni Hannover (Prof. Ponick) vorgestellt. DieVorspannkraft des Bandes kann dadurchvon der Vorschubkraft des Motors nahezuentkoppelt werden, da sie lediglich dieFührung des Bandes sicherstellen muss.Die Erweiterung linearer Bewegung aufeine zweite Bewegungskoordinate in derEbene wurde von IMMS gGmbH (Dr.Zeike) am Beispiel eines planaren Direkt-antrieb gezeigt. Einen Exkurs in dieGerätetechnik zu Tauchspulwandlern mitlinearem Hub von wenigen Zentimeternwurde mit dem Beitrag von der TUDresden (Prof. Krause) unternommen, beidem einfache Modelle für Magnetkreis-und Kraftberechnung vorgestellt wurden.

Energiebilanz und EnergieeffizienzIn der letzten Sitzung der FT Direktantriebestanden Maßnahmen zur Gesamtsystem-optimierung im Mittelpunkt. Der Beitragvon der TU Wien (Prof. Schrödl) wies nach,wie sich hohe Maschinenausnutzung beisehr gutem Wirkungsgrad und sensorless-Fähigkeit in einem Außenläufer-PM-Syn-chronmotor verbinden lassen. Der Zusam-menhang zwischen einer energieoptimalenBewegungssteuerung von linearen Be-schleunigungsantrieben und einem ange-passten Entwurf wurde von der TUDresden (Prof. Hofmann) aufgezeigt, derdurch In-Gangsetzen einer Downsizing-schleife für den Motor zu erheblichenEinspareffekten an Bauraum und Energie-einsatz führt. Abgerundet wurde dieSitzung durch einen Beitrag aus derIndustrie von Wittgenstein, Motion Control,in Kooperation mit der HS Ostwestfalen-Lippe zu direktangetriebenen Spindeln,deren Ausrüstung mit PM-Synchron-Direktantrieben eine Steigerung desGesamtwirkungsgrads gegenüber demZentralantrieb mit Verteilgetriebe im zwei-stelligen Prozentbereich ermöglicht.

Der Fachtagungsteil Generatoren undAntriebe in regenerativen Kraftwerkenumfasste 5 Sitzungen:

PermanentmagneterregteSynchronmaschinen

Prof. Reichert, ETH Zürich (Schweiz), stell-te in seinem Vortrag „Große Synchron-maschinen mit Zahnspulen und Perma-nentmagneterregung, Problemstellung,Lösungen und Anwendungen PM erregteSynchronmaschinen“ die grundsätzlichenProbleme der Zahnspulenwicklung dar, diesich für das Betriebsverhalten ergeben.Insbesondere wurden die ambivalentenAuswirkungen der zusätzlichen Harmo-nischen beleuchtet und wertvolle Em-pfehlungen zum Entwurf gegeben. Ein wei-terer Beitrag von der TU Chemnitz (Prof.Werner) in Kooperation mit der IAVChemnitz ging auf die resonante Anregungdes Ständerkreises von Synchronmaschi-nen zur Rekonstruktion mechanischerMessgrößen ein.

Doppeltgespeiste GeneratorenDoppeltgespeiste Drehstromgeneratorenauf der Basis von Schleifringläufer-Asynchronmaschinen dominieren wegenihrer wirtschaftlichen Betriebsweise undeinfach zu realisierenden Drehzahl-variabilität nach wie vor den Einsatz inWindkraftanlagen im MW-Bereich. Prof.Erlich (Uni Duisburg-Essen) wies in seinemÜbersichtsvortrag „Beitrag von Wind-turbinen zur Spannungs- und Wirkleistungin elektrischen Netzen“ auf die technischenMöglichkeiten einer dynamischen Rege-lung hin, die nur durch die Stromgrenzendes Umrichters limitiert ist und eineAbschaltung im Fehlerfall vielfach überflüs-sig macht. Zudem kann durch dieFrequenzentkopplung kinetische Energievorgehalten und zur Primärregelung zurVerfügung gestellt werden. In den drei wei-teren Sitzungsbeiträgen wurde vom VEMSachsenwerk (Dr. Arnold) die Energiebilanzdes Generators behandelt, von der TUFreiberg (Prof. Beckert) wurde eine analyti-sche Lösung zur Berechnung der transien-ten Stromverdrängung im dynamischenBetrieb angegeben und im Beitrag von derTU Dresden (Prof. Hofmann) wurde auf die stationären und dynamischen Be-triebseigenschaften der doppeltgespeistenMaschine im Synchronismus mit Vor-schlägen zur Reglerauslegung eingegan-gen.

Antriebstechnik für CO2-freieEnergieversorgung

Während die Windenergietechnik sowiedie dazugehörige Generatortechnologieinzwischen einen hohen Entwicklungs-stand erreicht haben und selbst off-shoreAufstellungen technologisch erprobt sind,befinden sich Anwendungstechnologienwie für Biomasse-, Wellen- und Geo-thermie-Energieanlagen erst in einer Vor-entwicklungs- bzw. Forschungsphase. Inder Sitzung wurden an Fallbeispielen dieProbleme sichtbar gemacht und Lösungenvorgestellt. In einem Beitrag von der TUDortmund (Prof. Kulig) in Kooperation mitder Siemens AG, Erfurt, ging es um die

Lösungen für Direktantriebe im Mittel-punkt, zum einen die Integration von Trag-und Drehfunktionen im Antriebsmotor undzum anderen die Funktionsintegration vonAntriebsmotor und Arbeitsmaschine.

Dr. W. Gruber, ACCM GmbH, Linz (Öster-reich) stellte in seinem Übersichtsvortrag„Lagerlose Segmentmotoren“ verschiede-ne Ausführungsmöglichkeiten einer inter-essanten Untergruppe von lagerlosenScheibenläufermotoren vor. Am Beispieleines für die Halbleiterindustrie entwickel-ten Prototyps wurde gezeigt, wie man beigroßem Luftspalt und Durchmesser einaußerordentlich hohes Beschleunigungs-vermögen von 1.000 rpm/s erreichenkann. In einem Sitzungsbeitrag von derTU Dresden (Prof. Hofmann) wurde einneuartiges Design von aktiven Magnet-lagern unter Verwendung von Pulverver-bundwerkstoffen vorgestellt, mit dem eineVerlusteinsparung von 40% bei hohenDrehzahlen über 20.000 rpm erreicht wer-den kann.

Zwei weitere Beiträge widmeten sich derIntegration von Elektromaschine in dieArbeitsmaschine.

Im Beitrag von der TU Kaiserslautern (Prof.Huth) werden die Möglichkeiten zur Wir-kungsgrad- und Ausnutzungssteigerungdurch den Übergang zur PM Synchron-technik am Beispiel eines wassergefülltenPM-Pumpenmotors aufgezeigt. Der Bei-trag von der HTW Dresden (Prof. Michalke)beschrieb den Weg zur Gestaltung einerelektrisch-hydrostatischen Zahnradpumpemit bisher unerreichtem Integrationsgrad,indem die Zähne der Pumpe und desElektromotors in der Ausführung alsgeschaltete Reluktanzmaschine, gemein-same Funktionselemente bilden.

Geregelte DirektantriebssystemeIm Übersichtsvortrag zur „Regelung vonDirektantrieben in hochdynamischenWerkzeugantrieben“ zeigte Dr. Beinecke,LTiDrives GmbH, Lahnau, welch großeBedeutung die Dynamik der Strom- undDrehzahlregelung für das Störverhaltenvon Präzisionsschleifspindeln hat. Nur miteiner Gesamtsystemoptimierung begin-nend beim Motor über den Stromrichterbis zur Regelung und unter Einschluss derMagnetlagertechnik lassen sich höchsteAnforderungen erfüllen. Weitere Beiträgeaus der Industrie sowohl zu Hoch-geschwindigkeitsmotoren als auch zuTorquemotoren und Linearantrieben vonder Baumüller GmbH (Dr. Möller) und derEAAT GmbH (Prof. Budig) zeigten an aus-gewählten Beispielen die Vorzüge derDirektantriebstechnik.

LinearantriebeWie über Permanentmagnete, die im oderam Förderband angeordnet sein können,es in Kombination mit einem Linearstatormöglich wird, ein Förderband kontaktlos

Bild 1: Torquemotor (Quelle: Siemens)


Anwendern sowie zwischen Universitäten,Hochschulen, Forschungseinrichtungenund Industrie und diente zur Vertiefung dergegenseitigen Information. Die zwei-glie-drige Veranstaltung hat sich für den ETG-Kongress 2009 bewährt und wird 2011 mitinteressanten Themen fortgesetzt werden.

Der Tagungsleiter dankt auf diesem Wegeden Autoren, Vortragenden, Sitzungs-leitern und Mitgliedern des Programm-ausschusses, die alle zum Gelingen derFachtagung beigetragen haben.

ETG-Kongress 2009Fachtagung „Diagnostik elektrischerBetriebsmittel“

Im Rahmen des ETG-Kongresses am 27.und 28. Oktober 2009 in Düsseldorf fanddie Fachtagung „Diagnostik elektrischerBetriebsmittel“ unter der wissenschaftli-chen Betreuung des Fachbereiches Q2„Werkstoffe, Isoliersysteme und Diag-nostik“ statt. Mit dieser Fachtagung wurdedie Reihe früherer Fachtagungen mit dem-selben Titel traditionell fortgesetzt (2002Berlin, 2004 Köln, 2006 Kassel) und dieZahl der ca. 170 Teilnehmer zeigt, dass dieThematik Diagnostik elektrischer Betriebs-mittel immer noch im Fokus der elektri-schen Energietechnik steht. Alle Beiträgestanden in Form eines Posters für eineintensive Diskussion zur Verfügung undeine Auswahl wurde in Vorträgen vorge-stellt. Die Beiträge sind als ETG Fach-bericht „119“ verfügbar.

Nach einem Einführungsvortrag von C.Neumann „Monitoring und Diagnostik alsWerkzeug zur wirtschaftlichen Nutzungelektrischer Betriebsmittel – Lebensdauer-verlängerung, Erhöhung der Leistungs-fähigkeit, Betriebssicherheit“ wurde dasThema Teilentladungsmesstechnik in 6Vorträgen und 2 Posterbeiträgen vorge-stellt. Die Vorträge über den aktuellenStand der Teilentladungsmessung zeigtensehr deutlich, dass durch digitale Mess-werterfassung verschiedene Selektions-verfahren für die Störunterdrückung einge-setzt werden können. In weiteren Bei-trägen wurden Fragen der Kalibrierung undder IEC konformen Bewertung vonTeilentladungssignalen behandelt.

Nach dieser gemeinsamen Sitzung wurdendann in zwei parallelen Sitzungen Beiträgezu folgenden Themengebieten präsentiertund diskutiert:

Kabel und KabelanlagenGeneratoren und MotorenTransformatoren und Zusatzeinrich-tungenSchalter und Schaltanlagen inkl.AbleiterIsolatoren und Freileitungen

In der Sitzung Kabel und Kabelanlagenwurde in 6 Vorträgen und 3 Postern überBewertungsverfahren von diagnostischenMessungen bei Mittel- und Hochspan-nungskabeln berichtet, wobei Fragen nachder Zuverlässigkeit der Bewertung und desdaraus abgeleiteten Alterungszustandesder Kabelisolierung im Vordergrund stan-den. Ergänzend wurden anhand prakti-scher Messungen Nutzen und Anwen-dungsmöglichkeiten der Kabelprüfung und-diagnose vorgestellt.

In der Sitzung Generatoren und Moto-ren wurden in 6 Vorträgen und 2 Posterndie Möglichkeiten der Lebensdauer-verlängerung und der Steigerung derVerfügbarkeit durch betriebsbegleitendeDiagnostik diskutiert. Dabei werden Mess-verfahren wie Teilentladungsmessung undVerlustfaktormessung, aber auch andereSpannungsformen wie Very Low Fre-quency (VLF) Spannungen eingesetzt. DieZustandsbewertung bei Isolierungen mitimpulsförmiger Spannungsbeanspruchungdurch Leistungselektronik ist ein kommen-des Aufgabenfeld, da hier in einigenBereichen die bisher eingesetzten Diag-nosemethoden nicht ohne besondereVorkehrungen und Kenntnisse der Mess-technik eingesetzt werden können (Bild 1,Seite 36).

Die Sitzung Transformatoren und Zu-satzeinrichtungen fand wie bereits inden früheren Jahren mit insgesamt 24Beiträgen das größte Interesse, wobei 12Beiträge in Form eines Fachvortrages prä-sentiert werden konnten. Die Methode derFrequenz-Response-Analysis (FRA) zurBeurteilung der mechanischen und elektri-schen Veränderungen der Wicklungenwurde an Beispielen baugleicher Trans-formatoren und durch Vergleich mitSimulationen dargestellt. Mit einer onlineAnwendung dieser Methode scheintzukünftig eine kontinuierliche oder ereig-nisorientierte Bewertung möglich zu sein(Bild 2 Seite 36).

Für eine zuverlässige Zustandsbeurteilungwurde ein Bewertungsschema diskutiert,mit dessen Hilfe unmittelbar nach den Vor-Ort Messungen eine erste rechnergestütz-te Analyse möglich ist. Bei den Zusatz-einrichtungen für einen Transformator ste-hen die Durchführungen an erster Stelleund dazu wurden Diagnoseverfahren vor-gestellt, die auf einer kombiniertenVerwendung der Polarisations-/Depolari-sationsstrommessung (PDC) und derFrequency-Dielectric-Spectroscopy (FDS)basieren und auch für die Zustands-

Auslegungsproblematik bei drehzahlvaria-blen Turbogeneratoren für Biomasse-Kraftwerke. Insbesondere wurde voneinem Berechnungsverfahren zu Wirbel-stromverlusten berichtet. Um hochtourigekleine Turbogeneratoren in PM-Synchron-und Magnetlagertechnik ging es im Beitragvon der LTiADATURB und der LevitecGmbH (Dr. Redemann) zur Energienutzungdurch Nachverstromung. Das Wärmean-gebot erreicht mehrere 10.000 MW thermi-sche Leistung, die in kleinen Anlagen mitLeistungen bis 1,0 MW anfallen und ausdenen noch bis zu 20% elektrischeEnergie ohne Primärenergieeinsatz und kli-maneutral gewonnen werden können. Miteinem Beitrag von der Siemens AG (Dr.Drubel) zu Generatoren in solarthermi-schen Kraftwerken im Leistungsbereichvon 1 - 2 MW und Auslegungsfragen zurMechanik und Magnetkreis sowie zurStromrichterspeisung wurde die Sitzungabgeschlossen.

KleinwindkraftanlagenDie Kleinwindkraftbranche befindet sichseit einiger Zeit fast unbemerkt im Aufwind.Auch hier hält die PM-Synchrontechnikmehr und mehr Einzug. Mit zwei von derIndustrie unterstützten Beiträgen der HTWDresden (Prof. Burkhardt) wurde diemagnetische und die thermische Aus-legung von Außenläufer-PM-Synchron-generatoren in innovativer Zahnspulen-und Kühltechnologie vorgestellt und mitMessungen an einem 4 kW- Prototypenverglichen.

Netzregelung und Energiespeiche-rung

Der auch in Zukunft gesteigerte Einsatzregenerativer dezentraler Energieerzeugerstellt die gegenwärtige Energieversorgungvor eine Vielzahl von Problemen, die dieZuverlässigkeit und Energiequalität beein-trächtigen können. Von der Uni Kiel (ProfFuchs) wurde ein Vergleich verschiedenerGeneratorsysteme in der Windenergie-technik inklusive Umrichtertechnik vorge-stellt, die Verbesserungen bzgl. Netz-verträglichkeit und Generatorverhalteninsbesondere im Fehlerfall durch denEinsatz zukünftiger Vollumrichtersystememit PM-Synchrongeneratoren erwartenlassen.

Die Sitzung wurde abgeschlossen durcheinen Vortrag der RWTH Aachen (Prof.Sauer) zu Perspektiven konkurrierenderSpeichertechnologien insbesondere inHinblick auf verteilte Speicher im Zuge derElektromobilitätsentwicklung.

Damit wurde zugleich der thematischeBogen geschlagen zum bevorstehendenVDE-Kongress 2010 in Leipzig, der sichder Thematik E-Mobilty widmet.

Die Fachtagung bot mit seinen insgesamt30 Vorträgen ein wichtiges Podium zumIdeenaustausch zwischen Herstellern und

Prof. Dr.-Ing. Ernst Gockenbach,Gottfried-Wilhelm LeibnizUniversität Hannover, Mitglied im FB Q2 „Werkstoffe,Isoliersysteme und Diagnostik“,Wissenschaftlicher Tagungsleiter


Die bereits in der gemeinsamen Sitzung alszentrale Methode zur Zustandsbewertungvon elektrischen Betriebsmitteln präsen-tierte Teilentladungsmessung wird bei denTransformatoren mit unterschiedlichenVerfahren eingesetzt, wobei auch Kombi-nationen von Verfahren, z. B. akustischeund hochfrequente Erfassung (UHF), fürdie Erkennung und Ortung hilfreich sind.Die Ortung der Teilentladungsquelle stehtdabei im Vordergrund und hier sind mehre-re Verfahren bezüglich ihrer Genauigkeit imWettbewerb.

In der Sitzung Schalter und Schaltanla-gen inkl. Ableiter wurde in 6 Beiträgenund 1 Poster die Zustandsbewertung vonHochspannungsschaltern und gasisolier-ten Schaltanlagen diskutiert. Dabei wurdeauch die Frage behandelt, wie Instand-haltungsmaßnahmen und deren sorgfältigeDokumentation in die Simulation desBetriebsverhaltens eingebunden werdenkönnen. Die bei gasisolierten Schalt-anlagen eingesetzte Teilentladungserfas-

sung ist in der Regel nicht kalibrierbar,sodass ein Nachweis der Empfindlichkeitnotwendig ist. Im Bereich der Mittel- undNiederspannung werden zur Fehler-diagnose die Detektion und das Verhaltendes Lichtbogens genutzt.

In der Sitzung Isolatoren und Freileitun-gen wurden in 4 Beiträgen aktuelleFragestellungen der Bewertung undQualitätssicherung von Isolierungen undder Auslastung von Freileitungen präsen-tiert. Im Bereich der Freileitungen wurdenMöglichkeiten der Erhöhung der Strom-belastbarkeit in Abhängigkeit der statisti-schen Auswertung von Wetterdaten oderdes online Monitoring von Wetterdatenaufgezeigt. Für Isolatoren in Schaltanlagenwurde eine Methode der Teilentladungs-erfassung mit Röntgenpulsen vorgestellt(Bild 4). Für zukünftige Gleichspannungs-anlagen im Bereich der Mittelspannungwurde die Teilentladungsmessung beiGelichspannung erprobt.

bewertung der Transformatorisolierunggeeignet sind.

Im Weiteren wurden Grenzen und Mög-lichkeiten der Analyse der in der Isolier-flüssigkeit gelösten Gase (DGA) aufgezeigt,wobei durch Einsatz mathematischerMittel eine Verbesserung der Aussagekraftdieser Methode erreichbar ist. Die Be-handlung der Feuchte in der Transforma-torisolierung ist seit langem ein viel disku-tiertes Thema und es wurden dazuVerfahren der genaueren Feuchtebe-stimmung und Simulationsverfahren zurOptimierung des Trocknungsverlaufes dar-gestellt (Bild 3).

In verschiedenen Beiträgen wurden weite-re experimentelle Ergebnisse vorgestellt,die als Basis für ein Asset Management, füreinen Nachweis der Verluste von Trans-formatoren bei Einspeisung mit Frequenz-umrichtern sowie für eine Beurteilung derAlterung von Transformatorblechen einge-setzt werden können.

Bild 1: Konzept einer statistischen Isolationskoordination(Quelle: u. a. Florian Schemmel, Siemens AG)

Bild 2: Ergebnisse zweier FRA Messungen vor und nach dem Transport eines Transformators(Quelle: u. a. J. Behrens, Vattenfall Europe Nuclear Energy GmbH)

Bild 3: Online Erfassung der Fehlergase mit einer deutlich erkennbaren Abnahme desSauerstoffgehaltes als Folge von Oxidationsprozessen(Quelle: Wolfgang Sorgatz, Energy Support GmbH)

Bild 4: Bodenabstand in Abhängigkeit der Wetterbedingungen und der Strombelastung(Quelle: u. a. Dr.-Ing. Michael Schmale, transpower stromübertragungs GmbH)


Schnittstellen, Nutzen von IT in Planungund Betrieb, Nutzen von IT im Asset-Management sowie IT Security ausführlichbehandelt. Einen Höhepunkt stellte dieExkursion zum Heizkraftwerk Altbach-Deizisau der EnBW Kraftwerke AG amNachmittag des ersten Sitzungstages dar(Bild 1). Nach einer kurzweiligen Ein-führung in den Standort und seine Historie,konnte vor Ort die Bedeutung von IT in derEnergieerzeugung erfahren werden. Aberauch auf andere interessante Aspekte desKraftwerksbetriebs wurden überzeugendeingegangen. Das anschließende Get-Together in der begleitenden Ausstellungdiente wie immer dem intensiven Erfah-rungsaustausch unter den Teilnehmern.

In der ersten Sitzungssession mit dem TitelTechnologie wurde zunächst ein domä-nenneutraler Ausblick auf verfügbare undneue IT-Technologien im Jahr 2015 gege-ben. Damit nahm die Veranstaltung schnellan Fahrt auf und schloss nahtlos an dieDiskussionen während des ETG Kongres-ses 2009 mit der Fachtagung „IntelligenteNetze“ an. Kommunikationskonzepte imdezentralen Energiemanagement sowieDatenmodelle und Sicherheitsstandardswaren Themen zweier weiterer Vorträge.Einheitliche Datenmodelle, entstandendurch Integration mit Hilfe von Ontologien,wurden hierbei in den Mittelpunkt gestellt.Auch wenn der theoretische Ansatz nichteinfach zu vermitteln war, hat er doch dasInteresse vieler Teilnehmer geweckt undsicher zu einiger Nacharbeit geführt. Diewar bei der Präsentation zum ThemaCloud Computing nicht notwendig. Hierwurde überzeugend und verständlich derseit Jahren bekannte Ansatz dargestellt.Viele Teilnehmer waren sich anschließendsicher, dass die Unterstützung des

Themas durch die den Softwaremarktdominierenden Unternehmen diesmal zumDurchbruch führen wird.

Der zweite Schwerpunkt behandelte dieSchnittstellenproblematik. Nach zweiBeiträgen konnten die Teilnehmer dieGewissheit mitnehmen, dass Schnittstellenzunehmend zu Berührungspunkten wer-den. Dazu trägt entscheidend der Kom-munikationsstandard IEC 61 850 bei. Aberauch das Zusammenwachsen der techni-schen und kommerziellen Datenverar-beitung und dargestellt in Portaltechnikleistet seinen Anteil.

Mit dem Nutzen von IT in Planung undBetrieb beschäftigte sich der dritteSitzungsblock. Ein Blick über den Zaun hinzur Öl und Gas-Industrie brachte erstaunli-che Erkenntnisse über Effizienz und Amor-tisationszeiten von Investitionen in IT-Lösungen. Wenn man annimmt, dass dieEnergieerzeugung diese Trends mit einerVerzögerung von jeweils 5 bis 10 Jahrenaufnimmt, stehen hier stürmische aberauch interessante Zeiten bevor. Mit derinnovativen Lösung einer Planungsplatt-form beschäftigte sich ein weiterer Beitrag.Anhand zweier Fallbeispiele wurde an-schaulich der Nutzen gezeigt. PrinzipielleMöglichkeiten aber auch Grenzen derDokumentenverwaltung mit Standard-ERP-Systemen wurden in einem absch-ließenden Vortrag erläutert. Hier wurde denTeilnehmer die Sinnfälligkeit des Einsatzesvon Zusatzsoftware vermittelt.

Der Nutzen von IT im Asset-Manage-ment war das Leitthema der viertenSession. Zunächst wurde in Ergänzungdes Vortrags zum Power Portal dessenVorteil bei der Instandhaltung aufgezeigt.Die Erkenntnis ist, dass es sich auch hierum eine gemeinsame Aufgabe der IT- undLeittechnikspezialisten handelt. Windpark-anlagen und deren Instandhaltung warenein weiteres Thema. Unter dem Stichwortkleine Ursache - große Wirkung wurde aufdie Bedeutung der Elektronik bezüglichVerfügbarkeit hingewiesen. So verursa-chen bei 100 MW installierter Leistung 1%geringere Verfügbarkeit eine Mindererlösvon 300 T€ jährlich. Zwei sich sehr gutergänzende Vorträge zum Workforce-Management zeigten neue Lösungswegeauf. Ob es die Wandlung vom Meister-prinzip zur zentralen Steuerung oder diehöhere Transparenz der Serviceaufwen-dungen sind, mit solchen Lösungen lassensie effizienter die Anlagen warten. DenAbschluss bildete ein Beitrag zur Inte-gration einer Asset-Management-Lösungin ein Kraftwerksleitsystem. Dabei wurdeauch eine gute Definition und Abgrenzungsolcher Systeme gegeben. Eine weiterewichtige Erkenntnis aus Sicht desLieferanten ist die Flexibilität, sich an dieverschiedensten Lösungen beim Kundenanzupassen.

Die Fachtagung wurde von allen Teil-nehmern sehr gut angenommen, da insbe-sondere durch die Präsentation allerBeiträge in Form von Postern auch ausrei-chend Gelegenheit bestand, im engenKreis mit den Autoren wissenschaftlicheund praktische Probleme zu diskutieren.

4. ETG-Fachtagung „IT-Solutions inder Elektrizitätserzeugung“17. - 18.11.2009, Stuttgart

Am 17. und 18. November 2009 fand inStuttgart zum vierten Male die ETG-Fachtagung „IT-Solutions in der Elektrizi-tätserzeugung“ statt. Veranstalter war derFachbereich V1 „Zentrale und dezentraleErzeugung elektrischer Energie“. Was2002 in Frankfurt am Main unter der Über-schrift „Internettechnologien im Kraftwerk“begann, 2005 in Mannheim mit dem Motto„IT-Solutions in der Energieerzeugung“ und2007 im Rahmen des ETG-Kongresses inKarlsruhe gemeinsam mit dem Fach-bereich V2 als „Web-basierte Automa-tisierungstechnik in der elektrischenEnergietechnik“ fortgesetzt wurde, fanddiesmal die Aufmerksamkeit von über 50Teilnehmern.

In insgesamt fünf Sitzungsabschnittenwurden die Themenblöcke Technologie,

Bild 1: Heizkraftwerk 2 am Kraftwerksstandort Altbach-Deizisau (Quelle: EnBW)

Dr. Rainer Speh, Siemens AG,Mitglied FB V1 „Zentrale unddezentrale Erzeugung elektrischerEnergie“, WissenschaftlicherTagungsleiter


die klimatischen Veränderungen vermittelteverständlich mit eindrucksvollem Daten-material, dass doch nicht alles so „unge-wöhnlich“ ist, wie von den Medien gernedargestellt. Auch der zwingende Zusam-menhang Erhöhung der Treibgasemis-sionen – Klimawandel ist objektiv und wis-senschaftlich nicht völlig abgesichert. Hates doch in der früheren Geschichte genugbelegbare natürliche Katastrophen gege-ben, die sich auf das Klima nachhaltig – oftweltweit – ausgewirkt haben.

Unabhängig jedoch davon, ob nun dieTreibgasemissionen am Klimawandelschuld sein sollen oder nicht, allein derAspekt der Ressourcenschonung mussuns zum Umdenken in der Energienutzungzwingen, was viele andere Beiträge zumAusdruck gebracht haben. Sie zeigten dieMöglichkeiten, die sich für eine Ver-besserung der Energieeffizienz bieten undkonnten auch auf praktische Anwen-dungsbeispiele verweisen. Auch die zurzeitin allen Medien – und zu fast allenGelegenheiten – breitgetretene E-Mobilityist dabei nicht zu kurz gekommen und ihrerealistischen Zukunftschancen dargestelltworden. Eine generelle Botschaft konntedabei hinüber gebracht werden: bei ent-sprechendem Willen auf allen Seiten –Gesellschaft, Politik und Wirtschaft – ist esauf Sicht gesehen wirklich möglich, denEnergiebedarf nachhaltig zu senken undgleichzeitig das Potential der erneuerbarenEnergieträger zu heben, ohne den erreich-ten Lebensstandard einzuschränken oderzu verschlechtern. Dass dies in allenBereichen (und Lebenslagen) zum Teil nurmit Kompromissen zu erreichen sein wird,sollte allen Betroffenen aber bewusst sein.Ein ständiges, lauthalses Schreien nachvermehrtem Nutzen der erneuerbarenEnergien aber gleichzeitig den Einsatz derentsprechenden Ressourcen – zumindestin Österreich – weiter zu be- und verhin-dern, kann nicht zum angepeilten Ziel

führen. Energieeffizienz braucht nun malStrom und Strom benötigt Kraftwerke undLeitungen. Diese physikalischen Zwängeherrschen allerdings auch in ganz Europaund auf der ganzen Welt!

Auch die im Anschluss an die Tagungangebotene Fachexkursion zum größtenWaldbiomassekraftwerk Europas in Wienhat viele Interessenten gefunden.

IZBE/ETG-Symposium „Zulassungelektrischer Bahnausrüstungen“26. - 27.11.2009, Dresden

Am 26. und 27. November 2009 fand imInternationalen Kongresszentrum Dresdendas Symposium „Zulassung elektrischerBahnausrüstungen“ statt. GemeinsameVeranstalter waren der Fachbereich A2„Bahnen und Fahrzeuge mit elektrischenAntrieben“ der ETG sowie das Innova-tionszentrum Bahntechnik Europa (IZBE).Nach der Veranstaltung zur „FunktionalenSicherheit“ im Jahre 2007 war es die nun-mehr zweite zu diesem Themenkomplex.An der Tagung nahmen rund 170Fachleute aus Deutschland, Österreichund der Schweiz, Frankreich, Belgien undden Niederlanden sowie Tschechien undRussland teil (Bild 1, Seite 39).

Der erste Veranstaltungstag begann mitdem Thema Netzzugang, der in denhistorisch gewachsenen Bahnnetzen derverschiedenen europäischen Staatenmeist mit individuellen Nachweisproze-

Der letzte Sitzungsblock war der Daten-sicherheit gewidmet. IT Security in derPraxis war nicht nur der Titel des erstenVortrags sondern erfüllte auch voll dieErwartungen der Zuhörer insbesondereaus der leittechnischen Sicht. Ein zweiterBeitrag setzte hier nahtlos an und dehntedie Sichtweise auf die Komponentenebenein der Automatisierungstechnik aus. Derabschließende Blick in der Welt derStandardisierung zeigte deutlich, dassnoch eine unbekannte Wegstrecke zurück-gelegt werden muss bevor wir über ein-heitliche Vorgaben verfügen. Ein Kommen-tar des Vortages passte auch hier perfekt:Standards und Normen sind wunderbar,denn es gibt so viele.

Zusammenfassend ist zu sagen, dass trotzder diesmal geringeren Teilnehmerzahl dieVeranstaltung als überaus gelungen be-zeichnet werden kann. Das haben nichtzuletzt die lebhaften Diskussionen wäh-rend der Sitzungsblöcke und in denPausen gezeigt. Die meisten Teilnehmerwaren der Meinung, dass es wert war andieser Veranstaltung teilzunehmen. Wennalle diese Erkenntnis verbreiten, sollte eskeine Schwierigkeiten bereiten in zweiJahren die fünfte Fachtagung in dieserReihe zu veranstalten. Abschließend istallen, die an der Vorbereitung und derDurchführung der Tagung beteiligt waren,herzlich für ihr Engagement zu danken.

Internationale DACH-Tagung„Energieeffizienz braucht Strom“19. - 20.11.2009, Wien

Ob Energie ohne elektrischen Strom über-haupt effizient umsetzbar ist, mit dieserGrundsatzfrage haben sich sehr viele der22 Beiträge für die Internationale DACH-Tagung 2009 der EnergietechnischenGesellschaften von Electrosuisse, OVEund VDE beschäftigt. Diese Tagung, dieletztes Jahr von der ÖsterreichischenGesellschaft für Energietechnik im Öster-reichischen Verband für Elektrotechnik ver-anstaltet worden ist, hat mit ihrem General-thema eine besondere Aktualität erreicht.Den fast 250 Teilnehmern des internationa-len Publikums (siehe Bild 1) haben die vor-tragenden Experten aus Wissenschaft undForschung, Industrie und Energiewirtschaftsowie der Öffentlichkeit die realistischenMöglichkeiten für eine verbesserte effizien-te Energienutzung vor Augen geführt,wobei kein Bereich übersehen worden ist.Der von allen Teilnehmern als besonderseindrucksvoll aufgenommene Beitrag über

Bild 1: Auditorium der DACH-Tagung 2009 in Wien

Dr. Karl Dorfmeister, Verbund Austrian Hydro PowerAG, Tagungsleiter

Dr. Carsten Söffker, ALSTOMTransport Deutschland GmbH,Vorsitzender FB A2 „Bahnen u.Fahrzeuge mit elektrischenAntrieben“, WissenschaftlicherTagungsleiter


sem Zweck die sogenannten „TechnischenSpezifikationen für Interoperabilität“ (TSI)geschaffen worden, deren Einhaltungdurch dafür eigens benannte Stellen„Notified Bodies“ (NoBo) überwacht wird. Inwieweit diese Bemühungen zum heuti-gen Zeitpunkt bereits als erfolgreich be-zeichnet werden können, wurde währendder Podiumsdiskussion unter dem Titel„Freier Marktzugang mit einheitlichenStandards - Wunschtraum oder Realität?“mit Vertretern von Bahnbetreibern, Her-stellern und Aufsichtsbehörden lebhaft undkontrovers diskutiert (Bild 2).

Nach einer gemeinsamen Abendveran-staltung im Stufenfoyer des Kongress-zentrums, die den TagungsteilnehmernGelegenheit zu einem regen Erfahrungs-austausch bot und somit den Charakterdes Symposiums wesentlich unterstreicht,wurden am zweiten Tag konkrete Bei-

spiele zur Zulassung von Bahnkom-ponenten und Fahrzeugen präsentiert.Hierbei reichte die Spanne von stationärenSchaltanlagen bis hin zum Hochge-schwindigkeitsverkehr und Lokomotiv-plattformen für transeuropäische Güterver-kehrskorridore. Kritische Anmerkungen derReferenten galten dem immer noch vor-handenen nationalen Protektionismussowie der Schwierigkeit, mit einemProdukt allen betrieblichen Vorschriftengerecht zu werden. In diesem Punkt wirdmittelfristig eine weit größere Problematikgesehen als bei den technischen Diffe-renzen, die sich derzeit in nicht weniger alsdrei verschiedenen Spurweiten, sechs ver-schiedenen Spannungsebenen und 14verschiedenen Zugsicherungssystemepräzisieren lassen.

Abgerundet wurde die Veranstaltung durcheine Exkursion zur historischen DresdnerStandseilbahn, die seit 1899 vom Elbuferaus in ein Ausflugsgebiet oberhalb derStadt verkehrt. Den Transport vomKongreßzentrum zur Talstation besorgtedie Dresdner Messstrassenbahn, äußerlichein modernes Serienfahrzeug, aber aus-gerüstet mit einer Vielzahl von Sensoren,die während des täglichen (Fahrgast-)Einsatzes elektrische und mechanischeKenngrößen erfassen und für eine spätereAnalyse bereitstellen. Dieses deutschland-weit einmalige Kooperationsprojekt bietetden Komponentenherstellern und demVerkehrsbetreiber einerseits kostengünsti-gen Zugang zu Felddaten und derHochschule andererseits ein praxisnahesBetätigungsfeld für Forschung und Lehre.

Für dieses Jahr plant der FB A2, sich miteiner Fachtagung zum Thema „Energie-effizienter Schienenverkehr“ am VDE-Kongress in Leipzig zu beteiligen, und in2011 wieder mit einem Symposiumgemeinsam mit der IZBE zu aktuellenFragestellungen der Bahntechnik nachDresden zurückzukehren.

CIPS 20106th International Conference on Inte-grated Power Electronics Systems16. - 18.03.2010, Nürnberg

Wie im Jahr 2008 fand auch im Jahr 2010die nunmehr 6. internationale „Conferenceon Integrated Power Electronics Systems“in Nürnberg statt. 230 Leistungselektronik-Experten besuchten die CIPS 2010.

duren der Netzbetreiber verbunden ist. DieReferenten berichteten über die Ent-wicklung neuer Normenreihen und stan-dardisierter Verfahren, mithilfe derer Her-steller und Eisenbahnverkehrsunterneh-men die Kompatibilität ihrer Fahrzeuge mitder Infrastruktur demonstrieren können.

Im weiteren Verlauf standen die Themen-blöcke Cross Acceptance und Inter-operabilität auf der Tagesordnung. UnterCross Acceptance ist das Bestreben dernationalen Sicherheitsbehörden zu verste-hen, ihre Forderungskataloge soweit zuharmonisieren, dass die Nachweise zu ver-schiedenen Teilgebieten gegenseitig aner-kannt werden. Damit kommt man dem Zielder Europäischen Eisenbahnagentur (ERA)näher, im Rahmen der Direktive 2008/57die Interoperabilität des Bahnverkehrsauch im administrativen Bereich zu verein-fachen. Auf technischer Seite sind zu die-

Prof. Dr. Eckhard Wolfgang,ECPE, Technical Chair

Prof. Dr. phil. nat. DieterSilber, UniversitätBremen, Technical Chair

Bild 1: Auditorium des IZBE/ETG-Symposiums in Dresden (Quelle: IZBE)“.

Bild 2: Podiumsdiskussion zur Zulassungspraxis; von links: Dr. Kristian Weiland, DB Energie; Dr. Jens Böhlke, Eisenbahn-Bundesamt;Prof. Arnd Stephan, TU Dresden; Peter Mihm, Europäische Eisenbahn-Agentur; Dr. Gerd Fregien, DB Fernverkehr; Ralf Fleischmann,Bombardier Transportation (Quelle: IZBE)“.


nenten in den Entwicklungen von CPESeine besonders wichtige Rolle.

Zwei eingeladene Vorträge betragen Stra-tegien zur Verbesserung der Zuverlässig-keit. M. Mermet-Guyennet (ALSTOM)berichtete über die Notwendigkeit neueMethoden für die Zuverlässigkeitsabschät-zungen in Bahnanwendungen einzuführen.C. Bailey (Universität Nottigham) gab einenÜberblick über die derzeitigen Technikender Zuverlässigkeitsprognose.

Die Integration immer umfangreichererParallelschaltungen von IGBTs undMOSFETs führt zu erheblichen dynami-schen Problemen durch induktive Wech-selwirkungen, insbesondere wechselseiti-ge Einkoppelungen in die Gate-Anschlüs-se. Dazu werden die thermischen Wech-selwirkungsprobleme ebenfalls komplizier-ter. Einen Überblick über diesen Problem-kreis und mögliche Lösungen gab U.Schlapbach (ABB Semiconductors).

Für Leistungsbauelemente müssen sichereArbeitsbereiche definiert sein, und dasVerhalten an der Grenze dieser Arbeits-bereiche (oder bei gelegentlichen gefügi-gen Überschreitungen) ist entscheidendfür die Robustheit und die Zuverlässigkeit.Über die Methoden, den sicheren Arbeits-bereich von IGBTs zerstörungsfrei zutesten, berichtete G. Bussatto (Universitätvon Cassino).

Drei eingeladene Vorträge betrafen dieZukunftsperspektiven der Modultechno-logie. Sie werden einerseits durch dieerwartete starke Ausweitung leistungselek-tronischer Anwendungen, insbesonderezur effizienteren Ausnutzung der elektri-schen Energie, bestimmt. Andererseits istdie Weiterentwicklung der „Leistungs-chips“ ein wesentlicher Gesichtspunkt fürdie zukünftigen Anforderungen.

Wie stark die Ausnutzung aller Mög-lichkeiten von Silizium-Leistungsschalternvon den Weiterentwicklungen der Modul-technologie und insbesondere der Ver-ringerung störender parasitärer Kompo-nenten abhängt, zeigte G. Miller (Infinenon)in einem Übersichtsvortrag. Ein wichtigerBefund ist, dass weitgehend ähnlicheWeiterentwicklungen sowohl für denEinsatz verbesserter Siliziumschalter alsauch für den Einsatz von Wide Bandgap-Halbleitern notwendig sind.

Prof. I. Omura (Kyushu Institute of Techno-logy) gab einen Überblick über die zukünf-tige Rolle der Leistungselektronik in Japanund der erwarteten Entwicklungen beiBauelementen, Modulen und Systemen.Einen etwas provokanten Titel hatte A.Lidow (Efficient Power Conversion Corpo-ration) für seinen Vortrag gewählt: „Is it theEnd of the Road for Silicon in PowerConversion“. Er prognostizierte stattdes-sen den breiten Einsatz von diskreten und

integrierten Leistungsbauelementen aufder Basis von Gallium Nitrit (GaN). Es gabeinige Diskussionen, in welchen Leistungs-bereichen dieses neue Material erfolgreichsein wird, aber es gab keinen grundsätzli-chen Zweifel am prinzipiellen Erfolg dieserneuen Technologie.

Die eingereichten Vorträge betrafen imWesentlichen die in den Hauptvorträgenangeschnittenen Themen, besonders in-tensiv wurde der Ersatz von Löttechnikdurch zuverlässigere Verbindungstech-niken dargestellt. Eine Sitzung mit 6Beiträgen betraf die Niedertemperatur-Verbindungstechnik durch die Silber-Sinterung. Die Technik der Aluminium-Bonds für Leistungschips wird aber evtl.nicht von aufgesinterten Bändern, sondernvon Kupferdrähten abgelöst. MehrereVorträge betrafen die Simulationstechnikensowohl für die thermische Auslegung alsauch für die Berechnung der parasitäreninduktiven Effekte. Eine besondere Ehrung erhielt HerrChristoph Marxgut, ETH Zürich, mit sei-nem Beitrag „Design of a Multi-Cell, DCMPFC-Rectifier for a 1mm Thick, 200W Off-Line Power Supply“. Ihm wurde durchProfessor Busatto der „Best PosterAward“ verliehen (Bild 1).

Die Konferenz hat mit diesem erneutenErfolg die Bedeutung ihres Schwer-punktthemas für die Leistungselektronikbewiesen. Sie wird im Jahr 2012 erneutstattfinden, voraussichtlich wieder im Märzin Nürnberg.

Die Tagungsbeiträge sind im ETGFachbericht 121 beim VDE-Verlag veröf-fentlicht. Auch über die IEEExplore-Literatur-Datenbank können die Beiträgeabgerufen werden.

Sie wird von der EnergietechnischenGesellschaft (ETG) und dem EuropeanCenter of Power Electronics (ECPE)gemeinschaftlich ausgerichtet. Unterstütztwurde die Konferenz von IEEE PELS undZVEI.

Schwerpunkt der CIPS ist die hybrideIntegration von leistungselektronischenSchaltelementen und ihren Ansteuerungs-schaltungen in Modulen sowie derenZuverlässigkeit. Wie groß das Interesse derFachwelt an der Weiterentwicklung derModultechnologie ist, hat sich am Erfolgdieser Konferenz gezeigt. Die einzelnenSitzungen der Tagung betrafen

Systemintegration

Zuverlässigkeit

Treiberstufen

Schaltungen

Architektur der Leistungsmodule

Aufbau- und Verbindungstechnik

Thermisches Management

EMV-Probleme

sowie eine Reihe wichtiger Anwendungs-bereiche. Zusätzlich gab es eine Podiums-diskussion über den derzeitigen Stand derSystemsimulation und die erforderlicheWeiterentwicklung im Sinne eines „VirtualPrototyping“. Den Abschluss der Tagungbildete eine Sitzung über die Zukunfts-erwartungen, insbesondere im Hinblick aufdie Integration der „Wide Bandgap“-Halbleiter. Das Tagungsprogramm umfas-ste 2 Schwerpunktsvorträge, 11 eingela-dene Vorträge und 58 eingereichteBeiträge.

Zu Beginn stellte Prof. Kolar (ETH Zürich)eine modellgestützte mathematischeMethode zur Beurteilung zukünftigerEntwicklungen vor. Der Zweck diesesVerfahrens ist die Erstellung von „Road-maps“. Die Methode beruht auf derKombination von Simulationsverfahren undmodernen mathematischen Optimierungs-strategien.

R. Herzer (Semikron) gab eine umfassendeÜbersicht der Verfahren für integrierteGate-Treiber. Es werden immer intelligen-tere Teilschaltungen integriert, die Verfah-ren zur Potenzialtrennung sind je nachAnwendung sehr unterschiedlich, und dieerreichbaren Temperaturen müssen fürzukünftige Module ausreichend hoch sein.

Prof. D. Boroyevich präsentierte die Fort-schritte, die das CPES-Konsortium in denletzten 4 Jahren für die Weiterentwicklungder Module erreicht hat. Dies betrifftzunächst die Notwendigkeit, höhere Tem-peraturen zu zulassen (bis 250 °C). EinGrund dafür ist die erwartete breitereAnwendung von SiC-Schaltern. Traditionellspielt die Integration passiver Kompo-

Bild 1: Prof. Buscatto, C. Marxgut, bei der Überreichung des„Best Poster Award“


Netzbewirtschaftung, so geht es darum,den Fokus auf 3 wesentliche Handlungs-felder zu richten:

- Netzgestaltung (Struktur, Betriebsmittel, etc.)

- Netzerhaltung (Instandhaltung, Erneuerung)

- Netzführung

Eine eindeutige Lösung bzgl. der Optimie-rungsaufgabe lässt sich aktuell nicht fin-den, da die Qualitätsziele bis dato nichtklar definiert sind. Qualitätsziele wurden inder Vergangenheit auf unterschiedlicheWeise bestimmt. Branchenweit abge-stimmte, aber unscharfe Redundanz-kriterien wie z. B. das „N-1-Prinzip“, unter-schiedliche Kundenanforderungen oderauch die Orientierung am aktuellen Niveauim eigenen Netz bestimmten Entschei-dungen. Es bleiben hier erheblicheFreiheitsgrade, so dass bisherige Ziele beischärfer werdender Erlösregulierung inFrage gestellt werden. In diesem Sinne solldas Qualitätselement in der Regulierungzum einen diesen aktuellen Ausprägungenentgegensteuern und zum anderen fürZuverlässigkeitsanreize sowie klare Ziel-vorgaben sorgen. Zielsetzung ist einegesamtwirtschaftliche Optimierung. Diemonetäre Bewertung des Qualitätsniveausund damit auch die Kompensation vonqualitätsbedingten Kostenunterschiedensollte letztlich zur Festlegung von kunden-orientierten „Qualitätspreisen“ führen,Idealerweise stützen sich diese dann auchauf Ergebnissen von Kundenbefragungenab.

Qualitätsregulierung wird zukünftig Maß-stäbe für qualitätsrelevante strategischeEntscheidungen des Assetmanagements

zur Verfügung stellen. Planerische undbetriebliche Gestaltungsoptionen könnenund müssen dann unter diesen Maßstäbenbewertet werden.

Neue ETG Task Force „Demand Side Management“

Die Netzbetreiber in Deutschland sindschon heute mit der Herausforderung kon-frontiert, dass man den Ausgleich der fluk-tuierenden Einspeisung (z. B. Wind) aktivbewältigen muss. Die Möglichkeiten dazubieten Energiespeicher und eine erzeu-gungsorientierte Laststeuerung. Da dieSpeicherkapazitäten momentan sehrbegrenzt sind, wird bereits seit längeremdie Etablierung eines flächendeckendenDemand Side Management (Laststeue-rung) diskutiert.

Die ETG hat dafür eine Task Force (TF) ein-gerichtet, die für Deutschland das tech-nisch-wirtschaftliche Potential von ver-schiebbaren (steuerbaren) Lasten im elek-trischen Netz für 2020 mit einem Ausblickauf 2030 untersuchen soll. Dazu werdenim Wesentlichen nichtelektrische Speicher,wie z. B. Kühlanlagen oder Wärmepum-pen, hinsichtlich ihrer Integration in denNetzbetrieb betrachtet. Relevante Para-meter sind dabei der Stand der Technik,Zeitkonstanten des Lastverschiebungspo-

� Aktuelles aus denFachbereichen /Fachausschüssen

Aktuelles aus dem Fachbereich V2„Übertragung und Verteilung elektrischer Energie“

Im Mittelpunkt der Herbstsitzung 2009 desFachbereiches V2 „Übertragung undVerteilung elektrischer Energie“ standendie beiden Schwerpunktthemen „Effi-zienter Umgang mit Energie“ sowie„Assetmanagement im Spannungsfeld vonKosten und Qualität“.

Dr. Czauderna (Bayer Material Science)berichtete zunächst über Energieeffizienzin der Chemieindustrie. Steigende Ener-giepreise und größeres Klimabewusstseinverlangen CO2 Verminderung und Energie-effizienzlösungen. Dieses betrifft auch inbesonderem Maße die Chemieindustrie,da hier Energie ein wesentlicher Produk-tionsfaktor ist.

Die Dimensionen der Energieeffizienzbeziehen sich auf die Technologie desProduktionsprozesses, das Finden vonLösungen z. B. im Hinblick auf den Einsatzbestimmter Materialien sowie auf dasManagement mit Entscheidungen gestütztauf Monitoring, Reporting und Bench-marking.

Nachhaltige Energieeffizienz erfordert einUmdenken im gesamten Unternehmenund ganzheitliche Lösungsansätze. Kon-krete Beispiele zeigen, dass Klimaschutzund Steigerung der Wettbewerbsfähigkeitsich in idealer Weise ergänzen können.

Zum Thema Assetmanagement im Span-nungsfeld von Kosten und Qualität berich-tete Dr. Vennegerts u. a. über entsprechen-de FGH-Projektaktivitäten. Die Abgren-zung und Ziele des Assetmanagements,Einfluss und Zielvorgaben durch Qualitäts-regulierung sowie Anforderungen an Ver-fahren zur Unterstützung der Entschei-dungsfindung im Assetmanagementsstanden im Mittelpunkt der Präsentationund der anschließenden Diskussion.

Immer wieder wird deutlich, dass unver-zichtbare Basis des Assetmanagementseine belastbare Schadens- und Störungs-statistik ist.

Betrachtet man Assetmanagement alsGesamtheit aller Entscheidungsprozessezur renditeoptimierten Ausrichtung der

Prof. Dr.-Ing. Z. Styczynski, Otto-von-Guericke-UniversitätMagdeburg, Leiter der ETG TaskForce „Demand SideManagement“

Prof. Dr. Z. Styczynski, TF Leiter (sitzend in der Mitte), W. Glaunsinger, Geschäftsführer ETG (sitzend rechts) und die Teilnehmern desKick-off-Meetings der TF Demand Side Management am 19.02. 2010 in Frankfurt/Main.

Dipl.-Ing. Klaus Engelbertz,RWE Westfalen-Weser-EmsNetzservice GmbH, Vorsitzender FB V2 „Übertragungund Verteilung elektrischerEnergie“

NEUE VERÖFFENTLICHUNGEN ETG-Mitgliederinformation Juni 201042

Verfasser, dass für den Entwurf dieBeschreibung mittels Koppelfaktor nichthinreichend ist, sondern unter Berück-sichtigung der Haupt- und Streuinduk-tivitäten erfolgen muss.

Als notwendiger Bestandteil des gesamtenÜbertragungssystems erfolgt eine Zusam-menstellung möglicher leistungselektroni-scher Schaltungen für die Einspeise- unddie Verbraucherseite des kontaktlosenÜbertragungssystems. Unter Berücksich-tigung des Entwurfes toleranzbehafteterSysteme werden zum einen Vor- undNachteile dieser Schaltungen beleuchtetund zum anderen Untersuchungen derelektromagnetischen Störaussendung an-hand einer typischen Konfiguration durch-geführt und Vorschläge zu deren Redu-zierung unterbreitet.

Ein gesondertes Kapitel widmet sich tole-ranzbehafteten Spulensystemen. Nach derDarlegung existierender wissenschaftlicherArbeiten und einer Klassifizierung vonToleranzen werden, insbesondere für un-symmetrische Spulengeometrien mit per-meablen Kernen, Verfahren zur rechnerge-stützten Bestimmung der Koppel-parameter und des elektrischen Übertra-gungsverhaltens vorgestellt und zumFinden günstiger Anordnungen angewen-det. Basierend auf durchgeführtenGrundsatzuntersuchungen wird der Wegfür die systematische und angepassteAuslegung sowie für den Aufbau kontakt-loser Übertragungssysteme zur Erhöhungder Toleranzbereiche für geometrischeParameter und für Bauelementeparameterbereitet. Anhand eines Experimental-aufbaus werden darüber hinaus zum einenKonzepte für eine Identifikation desAbnehmers vorgestellt und umgesetzt.Zum anderen wird anhand von Messungengezeigt, dass geltende Grenzwerte für dieStreumagnetfelder eingehalten werdenkönnen.

Begründet durch die hohen Übertragungs-frequenzen widmet sich der Verfasser,neben den Verlusten infolge ohmscherWicklungswiderstände, weiteren Verlust-mechanismen, hervorgerufen durch Ver-drängungs-, Ummagnetisierungs- undWirbelstromeffekte. Als ein neuer wissen-schaftlicher Beitrag werden insbesondereanalytische und numerische Verfahrenerarbeitet, welche in kombinierter Form dieErmittlung der Absolutverluste einerSpulenanordnung während des Entwurfesermöglichen. Eine rechnerische und mess-technische Analyse des Verlust- undErwärmungsverhaltens zeigt, dass derWirkungsgrad und die erreichbare Übertra-gungsleistung über die geometrischenParameter des Spulensystems miteinan-der verknüpft sind.

Zusammenfassend bilden die, in dieserArbeit entwickelten, Modelle, die durchge-führten Berechnungen sowie die Messun-

gen an diversen Experimentalaufbautendie Grundlagen für einen systematischenrechnergestützten Entwurf sowie fürEmpfehlungen zum Aufbau kontaktlosinduktiver Übertragungssysteme.

Regenerative EnergietechnikV. Wesselak, T. Schabbach, Springer

Die Autoren beschreiben praxisnah diewichtigsten Formen der technischenNutzung regenerativer Energieträger. Siestellen deren Potentiale unter Berück-sichtigung der globalen Energieproblemeund der thermodynamischen Grenzen vonEnergiewandlungsprozessen dar und dis-kutieren ihren Beitrag zu einem nachhalti-gen Energiesystem.

Das Buch behandelt Photovoltaik, Solar-und Geothermie, Biomasse, Wind- undWasserkraft und berücksichtigt damitsowohl Systeme zur Elektrizitäts- als auchzur Wärmebereitstellung. In den einzelnenKapiteln wird - ausgehend von den natur-und ingenieurwissenschaftlichen Grundla-gen – die Funktionsweise der zentralenKomponenten sowie deren Verknüpfungzu Systemen dargestellt. Konkrete Pla-nungs- und Auslegungsbeispiele verbin-den die theoretischen Grundlagen miteiner handlungsorientierten Lehre. DerIntegration regenerativer Energieanlagen indie bereits vorhandenen Systeme fürElektrizität, Wärme und Transport istjeweils ein eigenes Kapitel gewidmet.www.springer.com

Kraft-Wärme-KopplungG. Schaumann (Hrsg.), Springer, VDI

Die Kraft-Wärme-Kopplung (KWK) ist zueinem Eckpfeiler der europäischen und derdeutschen Energie- und Klimapolitikgeworden. Die Nutzung der KWK-Wärmezur Kälteerzeugung erhöht die ohnehinschon hohe Effizienz dieser Technik weiter.In der 4. Auflage trägt das Buch dieserEntwicklung Rechnung und will allenVerantwortlichen für kommunale, industri-elle und gebäudetechnische Energie-versorgung helfen, einen schnellen Ein-stieg zur Anwendung der Kraft-Wärme-Kälte-Kopplung (KWKK) zu finden.

Das Buch enthält die erforderlichen An-gaben, um ohne umfangreiches Fach-literaturstudium die in Industriebetrieben,Gebäudekomplexen und Energieversor-gungsunternehmen eingesetzten KWKK-Anlagen in technischer, wirtschaftlicherund ökologischer Hinsicht beurteilen zukönnen. Mit Beispielen wird dieVorgehensweise bei der Anlagenaus-legung, der wirtschaftlichen Bewertungund der Aufstellung von Emissionsbilanzenerläutert. Es finden sich u. a. Arbeitshilfenfür die Planung von Blockheizkraftwerken,Gasturbinen-Heizkraftwerken, Dampfturbi-

tentials und die entsprechenden Speicher-kapazitäten (thermisch). Es werden dazuSzenarien entwickelt, die es unter ver-schiedenen Randbedingungen (u.a. Aus-bauziele der erneuerbaren Energien undEntwicklung des Energiebedarfs) erlauben,geeignete Lastpotentiale und deren Ein-satzmöglichkeit zu identifizieren.

Die Ergebnisse der TF-Untersuchungensollen den TSO und DSO sowie der Politikeinen ausgewogenen und belastbarenÜberblick über diese wichtige Problematikverschaffen. Die Arbeit der TF, die am19.02.2010 in Frankfurt am Main zumersten Mal tagte, wird voraussichtlich imSommer 2011 mit einem Bericht abge-schlossen sein.

NEUE VERÖFFENTLICHUNGEN

Methodischer Entwurf toleranz-behafteter induktiver Energieüber-tragungssystemeD. Kürschner, Shaker VerlagLeiter der ETG Task Force „Kontakt-lose Energie- und Datenübertragung“

Die Arbeit befasst sich mit dem For-schungsgegenstand des methodischenrechnergestützten Entwurfes kontaktlosinduktiver Übertragungssysteme. Nacheiner Einführung in die Thematik und einerEinordnung vorangehender wissenschaftli-cher Beiträge widmet sich die Arbeitzunächst dem induktiven Übertragungssy-stem. Für dessen systematische und effizi-ente Auslegung wird eine Entwurfs-strategie vorgestellt, welche, über diesequenzielle und iterative Ausführungmodularer Berechnungsschritte, dasFinden geeigneter Systemparameter er-möglicht. Den Kern der einzelnen Be-rechnungsschritte bildet die Beschreibungder Komponenten des Übertragungssy-stems, für die vom Verfasser verschiedeneanalytische und numerische Verfahren er-arbeitet werden.

Zur Steigerung der Übertragungseffizienzwerden auf der Basis des erweiterten T-Ersatzschaltbildes mögliche Strategien zurKompensation der Streuinduktivitätenuntersucht. Im Vergleich zum Stand derForschung werden diese auch unterBerücksichtigung verschiedener Abgleich-bedingungen für die Resonanzkonden-satoren, unter Berücksichtigung vonsowohl Spannung- als auch Strom einprä-gender Einspeiseelektronik sowie unterBerücksichtigung der Wicklungswider-stände bewertet und günstige Verfahrenabgeleitet. Anhand einer günstigen An-ordnung lassen sich, durch eine verallge-meinerte Analyse, applikationsspezifischeArbeitspunkte festlegen sowie limitierendeFaktoren der Energieübertragung postulie-ren. In diesem Zusammenhang zeigt der

ETG-Mitgliederinformation Juni 2010 LESERFORUM 43

eine technische Neuheit handelt und ver-schweigt, dass Bombardier schon vielfrüher auf dem Gebiet „mobiler Doppel-schichtkondensator-Speicher auf Straßen-bahntriebwagen“ Entwicklungsarbeit gelei-stet hat und vor kurzem ausgelieferteFahrzeuge von Bombardier in Heidelbergbeim RNV in Betrieb genommen wurden.Als Referenzen verweise ich auf Vorträge inunserem Institutskolloquium von Dr.Michael Steiner am 28.01.2002 und Dr.Markus Klohr am 14.12.2009.

Besonders gefreut habe ich mich über den Leserbrief „Ist „Klima“ machbar?“ von Prof. Dr.-Ing. Dr. h.c. Gerhard Hosemann,in oben genannter Mitgliederinformation, indem dieser moniert, dass aus unbewiese-nen Behauptungen über die Folgen deranthropogenen CO2-Emissionen wirt-schaftlich ruinöse Forderungen zur Ein-sparung von CO2 abgeleitet werden.Leider finden diese seriösen kritischenStimmen im Vergleich zu den Auslas-sungen des Klimafolgenforschers Schelln-huber in der politischen und medialenSzene wenig oder kein Gehör.

Mit freundlichen GrüßenHelmut Späth

Detlef Borchers, Delmenhorst

Sehr geehrte Damen und Herren!

Kürzlich habe ich Ihren Bericht über Elek-tro-Speicherheizungen gelesen.Dem Inhalt kann ich nur zustimmen, daauch ich davon betroffen bin (eventuellanderen Energieträger). Jetzt meine Fragean Sie: Kann die neue Art der von Ihnenangestrebten Gewinnung auch zu einemNachtstromtarif wie bisher führen?

Über eine Mitteilung würde ich mich sehrfreuen!

Mit freundlichem GrußDetlef Borchers

Antwort Dr. Schwarz, ETG-Task Force„Stromversorgung und Umwelt“, aufden Leserbrief von Herrn Borchers

Sehr geehrter Herr Borchers,

Ihre Anfrage wurde von ETG/VDE an unsweitergeleitet.

In Abstimmung mit Herrn Dr. Kleimaiergebe ich Ihnen gern über unseren gemein-sam verfassten Bericht hinaus nachfol-gend ergänzende Hinweise: Ein wesentli-ches Ziel, das mit der Einführung elektroni-scher Zähler angestrebt wird, ist dieFlexibilisierung der Stromtarife in Ab-hängigkeit von Angebot und Nachfrage.Natürlich ließen sich Elektrospeicher-heizungen auch in Zukunft wie bisher mit

Nachtstromtarifen steuern und aufladen.Aber statt starrer Umschaltungen zwi-schen Hoch und Niedertarif heute, schla-gen wir in unserem Beitrag in denEnergiewirtschaftlichen Tagesfragen (2009)Heft 5, eine Einbindung der Speicher-heizung in das Lastmanagement vor, umdamit den unregelmäßig anfallendenWindstrom bestmöglich zu nutzen undNetzengpässe vermeiden zu können. Eineflexible Tarifstruktur soll dann eineNachladung zu unterschiedlichen Zeitendes Tages und nicht nur während derNachtstunden wie bisher ermöglichen.Natürlich muss diese Art Speicherung derelektrischen Energie wie heute schon denvoraussichtlich benötigten Wärmebedarfberücksichtigen. Im Rahmen dieses Last-managements können dann natürlich auchandere Verbrauchsgeräte von günstigenStromtarifen profitieren, wenn der Kundebereit ist, sein Nutzungsverhalten an dieflexiblen Tarife anzupassen.

Mit freundlichen GrüßenDr. Jürgen Schwarz

nen-Heizkraftwerken sowie Wärmepum-pen und Absorptions-/Adsorptionskäl-teanlagen. Weitere KWKK-Techniken, wieORC-Anlagen, Stirlingmotoren und Brenn-stoffzellen werden behandelt. Ebenso wirduntersucht, wie regenerative Energien, z. B.Biomasse, mit KWKK effizienter genutztwerden können.www.springer.com

Blitz und BlitzschutzF. Heidler / K. Stimper, VDE-Verlag

Um Blitzschutz wirksam zu betreiben,muss man sich zuerst mit demNaturphänomen „Blitz“ befassen. In einemersten Teil konzentriert sich das Buch aufdie Entstehung von Blitzen und quantifi-ziert die maßgebenden Blitzparameter. Aufder Basis dieser physikalischen Grund-lagen werden die wichtigsten Festlegun-gen der neuen Normenreihe VDE 0185-305 für den Gebäudeblitzschutz hergelei-tet und gut verständlich beschrieben.

Zur Vertiefung dieses interessanten The-mas befasst sich ein weiterer Abschnitt mitVerfahren zur Stromprüfung der Kompo-nenten von Blitzschutzsystemen und run-det so die gelungene Publikation wir-kungsvoll ab.

Interessentenkreis:Das Autorenteam beschreibt die Hinter-gründe der normativen Festlegungen fürBlitzschutzsysteme auf der Basis derBlitzphysik. Dieses Verständnis unterstütztIngenieure und Fachkräfte, die in denBereichen Planung, Errichtung, Prüfungund Normung mit dem Blitzschutz befasstsind sowie Studierende der Fachrich-tungen Elektrotechnik und Sicherheits-technik.

Zu den Autoren:Die namhaften Autoren, Apl. Prof. Dr.-Ing.habil. Fridolin Heidler und Univ. Prof. Dr.-Ing. habil. Klaus Stimper, beschäftigen sichseit vielen Jahren intensiv mit der Thematikdes Blitzschutzes und sind in zahlreichennationalen und internationalen Gremienund Arbeitskreisen aktiv tätig.

LESERFORUM

Prof. Dr.-Ing. Helmut Späth,Universität KarlsruheETG-Mitgliederinformation Januar 2010Beitrag „Energiespeicher sparen 80 Tonnen CO2 im Jahr“

Sehr geehrte Damen und Herren,

Ihr Beitrag „Energiespeicher sparen 80Tonnen CO2 im Jahr“ insinuiert, dass essich bei der Entwicklung von Siemens um

� Ihre Meinung interessiert uns


die Einladung an Sie persönlich bleibtbestehen. Senden Sie uns bitte geeig-nete Beiträge zur Veröffentlichung in derETG-Mitgliederinformation zu, gebenSie Ihre Kommentare an die ETG-Geschäftsführung und nehmen Sie aktivan der Kommunikation in der ETG teil.Wenn Sie den Beiträgen in derMitgliederinformation etwas beizufügenhaben oder andere Themen anspre-chen möchten, so schreiben Sie unsbitte, am besten per E-Mail an:[email protected]

Wir freuen uns auf Ihre Zuschriften.

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Beurteilung industrieller KWKK-Anlagen ohne umfangreiches Fachliteraturstudium

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