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Smart Grids

Grundlagen und Technologien der elektrischen Netze der Zukunft

Bernd Michael Buchholz und Zbigniew Styczynski

Diese Publikation zitieren

Bernd Michael Buchholz, Zbigniew Styczynski, Smart Grids (2018), VDE Verlag, Berlin, ISBN: 9783800747498

Getrackt seit 05/2018

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Beschreibung / Abstract

Die elektrischen Energieversorgungssysteme der Zukunft müssen höhere Anforderungen als bisher erfüllen! Mit umfangreichen Aktualisierungen und Ergänzungen gibt dieses Buch einen aktuellen und fachkundigen Überblick zu den wesentlichen Aspekten moderner Technologien in Erzeugung, Übertragung und Verteilung.

Smart Grids basieren auf intelligenten Konzepten für das Zusammenspiel von Erzeugung, Übertragung, Verteilung und Verbrauchern. Die in der europäischen Technologieplattform für die elektrischen Netze der Zukunft „Smart Grids" entwickelten Grundlagen werden in diesem Fachbuch eindeutig dargestellt. Die Herausforderungen in Verbindung mit der sicheren Netzintegration signifikanter fluktuierender Leistungseinspeisungen aus erneuerbaren Energieträgern werden aufgezeigt, und es wird abgeleitet, wie die zukünftigen elektrischen Netze unter Einsatz innovativer technologischer Lösungen geplant und betrieben werden können, damit sie den Netznutzern die erforderlichen Dienstleistungen in hoher Qualität bereitstellen.

Den neuen Herausforderungen muss mit neuen Lösungen im Bereich moderner Betriebsmittel, der Netzführung, der Informations- und Kommunikationstechnik, aber auch der Marktordnung begegnet werden. Auf der Basis der langjährigen Erfahrung der Autoren, zahlreicher Studien und praxisnaher Projekterfahrungen beantwortet dieses umfassende Kompendium zahlreiche offene Fragen in neun Kapiteln:

• Vision und Strategie für die elektrischen Netze der Zukunft
• Smarte Erzeugung elektrischer Energie
• Moderne Technik und die Smart-Grid-Anforderungen im Übertragungsnetz
• Aufbau und Betrieb von Verteilungsnetzen und der Einfluss neuer Netznutzer
• Betriebsführung und erweiterte Beobachtbarkeit in Übertragungsnetzen
• Die drei Säulen von smarter Verteilung (Smart Distribution)
• Anforderungen an die künftige Marktordnung
• Informations- und Kommunikationstechnologien als Rückgrat der Smart Grids
• Globale Bedeutung der Smart-Grid-Entwicklung

Leseprobe

Inhaltsverzeichnis

  • Smart Grids - Grundlagen und Technologien der elektrischen Netze der Zukunft
  • Ihre Meinung zählt
  • Impressum
  • Geleitwort
  • Vorwort
  • Inhalt
  • 1 Vision und Strategie für die elektrischen Netze der Zukunft
  • 1.1 Die Treiber der Umgestaltung der elektrischen Netze
  • 1.2 Grundlagen und Kernelemente des europäischen Smart-Grid-Konzepts
  • 1.3 Ambitionierte Energiewendeziele und die Konsequenzen für die elektrischen Netze
  • 1.4 Literatur
  • 2 Smarte Erzeugung von elektrischer Energie – Ressourcen und Potenziale
  • 2.1 Neue Trends und Anforderungen an die elektrische Energieerzeugung
  • 2.2 Wetterabhängig schwankende Elektroenergieerzeugung aus Wind und Sonne
  • 2.3 Kraft-Wärmekopplung (KWK) auf Basis erneuerbarer Energien
  • 2.4 Speichermöglichkeiten für Elektroenergie
  • 2.5 Erweiterte Flexibilität der definiert steuerbaren Elektroenergieerzeugung
  • 2.6 Literatur
  • 3 Moderne Technik und die Smart-Grid-Anforderungen im Übertragungsnetz
  • 3.1 Umspannwerke – die Knoten des elektrischen Netzes
  • 3.2 Digitale Technologien zur Steuerung und Überwachung
  • 3.3 Hochleistungsübertragungstechnik
  • 3.4 Aktuelle Herausforderungen für die Übertragungsnetze
  • 3.5 Literatur
  • 4 Aufbau und Betrieb von Verteilungsnetzen und der Einfluss neuer Netznutzer
  • 4.1 Klassifizierung der Verteilungsnetze
  • 4.2 Anlagen der Mittelspannungsebene: Primär- und Sekundärverteilung
  • 4.3 Netzstrukturen in der Mittel- und Niederspannungsebene
  • 4.4 Sternpunkterdungskonzepte
  • 4.5 Schutzkonzepte in Verteilungsnetzen
  • 4.6 Betriebsführung in Verteilungsnetzen
  • 4.7 Aktuelle Trends in der Verteilungsebene
  • 4.8 Literatur
  • 5 Smarte Betriebsführung und Beobachtbarkeit in Übertragungsnetzen
  • 5.1 Ursachen und Vermeidbarkeit internationaler Großstörungen in elektrischen Netzen
  • 5.2 Regelzonen und Systemdienste
  • 5.3 Systemüberwachung und intelligentes Engpassmanagement
  • 5.4 Literatur
  • 6 Die drei Säulen von Smarter Verteilung – Smart Distribution
  • 6.1 Die Wechselbeziehung von Smart Grid und Smart Market in der Verteilung
  • 6.2 Säule 1: Automatisierung und Fernsteuerung im lokalen Verteilungsnetz
  • 6.3 Säule 2: Flexibilität durch virtuelle Kraftwerke
  • 6.4 Säule 3: Smart Metering und Markteinbindung der Konsumenten
  • 6.5 Kommunikationsbedarf für Smart Distribution
  • 6.6 Literatur
  • 7 Anforderungen an die künftige Marktordnung
  • 7.1 Perspektiven zur Marktordnung auf dem Elektroenergiesektor – Vision und Fallstudie
  • 7.2 Innovative Dienstleistungen für Netzbetrieb und Markt
  • 7.3 Literatur
  • 8 Informations- und Kommunikationstechnologie als Rückgrat der Smart Grids
  • 8.1 Die Bedeutung von einheitlichen IKT-Standards für Smart Grids
  • 8.2 Entwicklung von Leittechnik und Kommunikation in elektrischen Netzen
  • 8.3 Die durchgängige Anwendung des Kommunikationsstandards IEC 61850
  • 8.4 Datenmanagement auf Basis einheitlicher Datenmodelle „CIM“ nach IEC 61968/70
  • 8.5 Sicherheit der Kommunikation nach IEC/TS 62351
  • 8.6 Internationale Anstrengungen zur Schaffung einheitlicher Standards für Smart Grids
  • 8.7 Literatur
  • 9 Smart Grids weltweit
  • 9.1 Smart Grids für die global größten Elektroenergiesysteme
  • 9.2 Übersicht zu den Smart-Grid-Aktivitäten in Europa
  • 9.3 Ausgewählte Smart-Grid-Projekte in der Verteilungsebene
  • 9.4 Literatur
  • Abkürzungsverzeichnis
  • Stichwortverzeichnis

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