7th Inter-Parliamentary Meeting on Renewables Berlin, October 5 th + 6 th 2007

1. 7th Inter-Parliamentary Meeting on Renewables Berlin, October 5th + 6th 2007 Integration of large scale renewable energy into the grid Ralf BISCHOF Managing Director German Wind Energy Association / Bundesverband WindEnergie (BWE)

2. Example: Wind energy in Germany

3. Status quo 2006

4. Wind Energy in Germany – data end 2006

6. Wind energy in Europe: installed capacity

7. Target 2020

8. Target 2020 = 150 TWh/a = 36 TWh/a

9. VorherWindpark Simonsberg (Schleswig-Hostein) Nachher

10. Repowering Double capacity [MW] + tripple power [kWh]

11. target: 55.000 MW until 2020! Are 100% wind power feasible?

12. Yes! – 2006 in West-Denmark Quelle: DENA

13. Technology developemt – full load hours

14. Increase in capacity and efficiency:Development of turbine technology

15. Verbesserung der Erträge und Verstetigung – Beispiel I • Modellentwicklung eines deutschen Herstellers • Alle Anlagen: • 2.000 kW Nennleistung • 98 m Nabenhöhe • mittlere Windgeschwindigkeit 6,64 m/s (Durchschnitt) • Rotordurch- Prototyp Ertrag Steigerung Volllast- • messer aufgestellt p.a. stunden • 70,4 m 2002 4,31 GWh/a 2.156 h/a • 71,0 m 2003 4,87 GWh/a + 13% 2.434 h/a • 82,0 m 2005 5,82 GWh/a + 35% 2.909 h/a • #

16. Verbesserung der Erträge und Verstetigung – Beispiel II • Zusätzlich am gleichen Standort mit 138 m Nabenhöhe: • Rotordurch- Prototyp Ertrag Steigerung Volllast- • messer aufgestellt p.a. stunden • 82,0 m 2005 >6,5 GWh/a >+ 50%>3.250 h/a • Nächste Schritt: 90 m Rotordurchmesser?

17. Die Entwicklung geht weiter …. … 160 m Nabenhöhe in Laasow/Brandenburg

18. Die Entwicklung geht weiter …. … Nabe einer 6-MW-Anlage mit 114 m Rotordurchmesser

19. Grid integration issues

20. General grid and system issues Quelle: DENA

21. Relation between costs and benefits • Requirements for „low shares“ of wind energy in the system • (WEC capacity < minimum system load) • Requirements for “high shares” of wind energy in the systems • (WEC capacity > minimum system load)

22. Focus: Requirements for „low shares“ of wind energy in the system • System services can be provided by residual conventional power plants • But some contributions of wind farms are indispensable already now • Reactive power (decentral!) • Congestions management (distribution level) • Low voltage ride through = LVRT • Reaction to disturbances (e.g. under-/overfrequency) • … • Some examples

23. Simple reactive power requirement: limits for power factor Stand: 31.03.2002 Germanischer Lloyd WindEnergie GmbH

24. Advanced requirement: reactive power – voltage regulation

25. LVRT: Grid code requirements for new (and old?) turbines Quelle: DENA

26. Disturbance 4.11.2006: Overfrequency in North/East-UCTE

27. Disturbance 4.11.2006: Overfrequency in North/East-UCTE

28. Disturbance 4.11.2006: Reaction of WECs in E.on grid Quelle: DENA

29. Grid capacity

30. Grid integration – current issues in Germany • Production management already applied in some regions – grid expansion needs to happen more speedy • Grid operators are obliged to expand grid • In the meantime: demand for optimised use of grid, consideration of application of underground cable • Example for optimised grid use through overhead-line monitoring: • Depending on ambient temperature and wind speed increase of transmission capacity up to 50 % • Only temperature: 1 % capacity per degree (ambienttemperature / Celsius)

32. Netzausbau, Netz- und Erzeugungsmanagement Strombelastbarkeit eines Freileitungsseiles mit und ohne Sonneneinstrahlung als Funktion der Umgebungs-temperatur bei erhöhter Windgeschwindig-keit (Queranströmung 1,8 m/s) blau: Einfluß der Umgebungs- temperatur rot: Einfluß der Sonnenein- strahlung

33. High shares

34. Lastgang bei zunehmender Windeinspeisung

35. Lastgang bei zunehmender Windeinspeisung Quelle: DENA

36. Lastgang bei zunehmender Windeinspeisung Quelle: DENA

37. Lastgang bei zunehmender Windeinspeisung Quelle: DENA

38. Ergebnis Mit zunehmenden Anteilen von Windstrom verschwindet der Bedarf an Grundlastkraftwerken Faustformel: 40.000 MW Wind verdrängen 10.000 MW Grundlast Detailuntersuchung: in Dena-Netzstudie

39. ~ 10 GW Dena-Netzstudie: Residuale Last im Jahr 2015 35,9 GW bzw. 77 TWh/a Wind (13,9% d. Verbrauchs) Stand: 31.03.2002

40. Lastgang bei zunehmender Windeinspeisung Quelle: DENA

41. What happens when the wind stops blowing?

42. Biogas Tagesspeicher

43. Plug-in-Hybrid

44. Biogas - Langzeitspeicher In Deutschlandgibt es Erdgasspeicher mit einem Volumen von 32,6 Mrd. Kubikmeter. Das Arbeitsvermögen entspricht über 80 Tagen Speicherkapazität.

45. Speicherwasserkraft in Skandinavien • Speicherinhalte (100%) • Norwegen 84 TWh • Schweden 34 TWh • Finland 5 TWh • Summe 123 TWh = 3 Monate des deutschen Stromverbrauchs

46. Speicherwasserkraft im Nordpool Stand: 31.03.2002 Quelle: www.nordpool.no 100% = 123 TWh

47. Stand: 31.03.2002

48. Stand: 31.03.2002

49. Stand: 31.03.2002

50. Seekabel Kontinent - Skandinavien • Vorhanden • 3 x West-Dänemark – Norwegen (Skagerrak), 1.000 MW • West-Dänemark – Schweden (Konti-Skan), 380 MW • Deutschland - Ost-Dänemark (Kontek), 550 MW • Deutschland – Schweden (Baltic), 450 MW • Polen-Schweden (SwePol), 450 MW