Maike Schmidt. Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff- Forschung Baden-Württemberg (ZSW) in Kooperation mit

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1 SMART-GRID Welche Rolle spielt die KWK? Maike Schmidt Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff- Forschung Baden-Württemberg (ZSW) in Kooperation mit

2 Ein Smart Grid ist ein Energienetzwerk, das das Verbrauchs- und Einspeiseverhalten aller Marktteilnehmer, die mit ihm verbunden sind, integriert. Es sichert ein ökonomisch effizientes nachhaltiges Versorgungssystem mit niedrigen Verlusten und hoher Verfügbarkeit. Definition des BDEW 2

3 Warum Smart Grids? Vergangenheit Die Infrastruktur im Bereich der Verteilnetze ist über Heute Zukunft Die Jahrzehnte gewachsen. Viele der Betriebsmittel im Netz sind seit den 60er- und 70er-Jahren im Einsatz. Sie sind nicht für die Einspeisung von Strom auf den unteren Spannungsebenen ausgelegt. Die Betriebsmittel sind nicht für fluktuierende Einspeisung und bidirektionale Lastflüsse konzipiert. Elektrische Infrastruktur Kommunikation Quelle: OECD/IEA 2011, Technology Roadmap Smart Grids, IEA Publishing. Licence: https://www.iea.org/t&c/termsandconditions/ 3

4 Warum Smart Grids? Vergangenheit Heute Mehr Informationen und Steuerungsmöglichkeiten Zukunft werden benötigt, um das Netz auf effiziente Weise in Zusammenarbeit mit den Stromerzeugern sowie -verbrauchern in der Balance zu halten. Erzeuger, Netze, Lieferanten und Verbraucher sind gefordert, im gemeinsamen Interesse flexibel zu agieren. Dies erfordert neue Informations- und Kommunikationstechnologien im Netz. Elektrische Infrastruktur Kommunikation Quelle: OECD/IEA 2011, Technology Roadmap Smart Grids, IEA Publishing. Licence: https://www.iea.org/t&c/termsandconditions/ 4

5 Warum Smart Grids? Vergangenheit Heute Zukunft Elektrische Infrastruktur Kommunikation Das Rückgrat künftiger Smart-Grid-Systeme stellt die Kommunikationsinfrastruktur dar. Ohne Kommunikationsverbindungen werden die Nutzung von Informationen und eine daraus resultierende zielgerichtete Steuerung von Akteuren im Netz nicht möglich sein. 5 Quelle: OECD/IEA 2011, Technology Roadmap Smart Grids, IEA Publishing. Licence: https://www.iea.org/t&c/termsandconditions/

6 Handlungsfelder für die Smart-Grid -Zukunft Handlungsfeld I: Verbesserung der Informationssituation durch den gezielten Einsatz von Sensorik im Netz. 6

7 Handlungsfelder für die Smart-Grid -Zukunft Handlungsfeld I: Verbesserung der Informationssituation durch den gezielten Einsatz von Sensorik im Netz. Handlungsfeld II: Verteilnetz-Automatisierung Einsatz regelbarer Ortsnetztransforma- toren, regelbarer blindleistungsfähiger Wechselrichter, Standardisierung und Einsatz von Kommunikations- und Dateninfrastrukturen und Netzleittechnik, die im Zusammenspiel ein intelligentes Agieren ermöglichen. 7

8 Handlungsfelder für die Smart-Grid -Zukunft Handlungsfeld I: Verbesserung der Informationssituation durch den gezielten Einsatz von Sensorik im Netz. Handlungsfeld II: Verteilnetz-Automatisierung Einsatz regelbarer Ortsnetztransforma- toren, regelbarer blindleistungsfähiger Wechselrichter, Standardisierung und Einsatz von Kommunikations- und Dateninfrastrukturen und Netzleittechnik, die im Zusammenspiel ein intelligentes Agieren ermöglichen Handlungsfeld III: Systemorientierte Ein- und Ausspeisung z.b. regelbare Photovoltaik- und Windenergieanlagen, Wärmepumpen, Mikround Mini-KWK-Anlagen 8

9 Marktnähe und Potenzial der Smart-Grid-Komponenten Blockheizkraftwerke, Mikro- und Mini- KWK-Anlagen: Marktnähe: Mittel bis hoch Ein strom(markt)geführter Betrieb mit angepasstem Wärmemanagement (z.b. Wärmespeicher) bei zeitlicher Entkopplung von Strom- und Wärmebedarf sowie die entsprechenden Regelmechanismen sind zu entwickeln und zu implementieren. KWK-Anlagen können bei entsprechender Ausrüstung als Erzeugungsanlagen (Strom) ebenso wie als zuschaltbare Last (Wärmeproduktion mit elektrisch betriebenen Heizern) eingesetzt werden. Quelle: BDEW

10 Herausforderung Smart-Grid für die KWK Heutige KWK-Betriebskonzepte Große Heizkraftwerke der öffentl. Strom- und (Fern)Wärmeversorgung: strommarktorientierte Fahrweise (im Einklang mit der Deckung der Wärmenachfrage, i.d.r. flexible Stromkennzahl). Industrielle KWK-Anlagen: prozessorientierter Betrieb (Strom und/oder Wärme), optimale Eigenbedarfsdeckung wird angestrebt. BHKWs zur Versorgung von Insel- und Nahwärmenetzen: wärme- oder eigenstrombedarfsorientierter Betrieb. BHKWs zur Objektversorgung: optimale Eigenbedarfsdeckung von Wärme und ggf. Strom wird angestrebt (Ausnahme: Contracting) Biogas-BHKW: überwiegend Maximierung der Stromerzeugung, zuletzt aber Flexibilitätsanreize durch Flexibilitätsprämie 10

11 Herausforderung Smart-Grid für die KWK technisch Heutige KWK-Betriebskonzepte Große Heizkraftwerke der öffentl. Strom- und (Fern)Wärmeversorgung: strommarktorientierte Fahrweise (im Einklang mit der Deckung der Wärmenachfrage, i.d.r. flexible Stromkennzahl). Industrielle KWK-Anlagen: prozessorientierter Betrieb (Strom und/oder Wärme), optimale Eigenbedarfsdeckung wird angestrebt. BHKWs zur Versorgung von Insel- und Nahwärmenetzen: wärme- oder eigenstrombedarfsorientierter Betrieb. BHKWs zur Objektversorgung: optimale Eigenbedarfsdeckung von Wärme und ggf. Strom wird angestrebt (Ausnahme: Contracting) Biogas-BHKW: überwiegend Maximierung der Stromerzeugung, zuletzt aber Flexibilitätsanreize durch Flexibilitätsprämie Künftige Marktrolle von (kleinen) KWK-Anlagen Versorgungssicherheit / Ausgleich volatiler Erzeugung aus Photovoltaik und Wind Residuallastangepasste Bereitstellung von Energie auf nationalen, regionalen oder lokalen Energiemärkten Bilanzkreismanagement Bereitstellung von Ausgleichsenergie (regional, lokal) Frequenzhaltung Bereitstellung von Regelleistung (Regelleistungsmärkte) Spannungshaltung Bereitstellung von Blindleistung (lokale/regionale Blindleistungsmärkte) Dies kann aber nur erfolgen, wenn KWK-Anlagen zu flexiblen regelenergiefähigen KWK-Systemen ausgebaut, also mindestens durch einen Speicher ergänzt werden!!! 11

12 Herausforderung Smart-Grid für die KWK - ökonomisch Unterschiedliche Einkommensströme: Eigenverbrauch, Stromverkauf, Systemdienstleistungen, Wärmebereitstellung Preissignale im nationalen Strommarkt bilden nicht die Knappheits-/Überschusssituation im Verteilnetz auf regionaler Ebene ab Optimierung des Anlagenbetriebs einzelner Anlagen kann der optimalen Vermarktung in virtuellen Kraftwerken oder auf lokalen Märkten entgegenwirken KWK-Anlagen stehen grundsätzlich im Kostenwettbewerb mit anderen angebots- und nachfrageseitigen Flexibilitätsoptionen Konkurrenz zwischen Smart Market- und Netzausbaumaßnahmen (Markt vs. Regulierung) Wesentlich ist ein grundsätzliches Umdenken in der Struktur des bundesweiten Energiesystems Wie könnte dies aussehen? 12

13 13 Demonstrationsprojekt im Schaufenster Intelligente Energie Digitale Agenda für die Energiewende

14 14 Ein zellulärer Aufbau führt zu einem resilienten, partizipativen, marktfähigen System bei deutlicher Reduktion der Komplexität

15 15 Erkenntnisse aus der Einzelthemenforschung werden für den Aufbau einer Gesamtlösung aus vernetzten Zellen genutzt

16 Ziel: Roll-out einer massentauglichen Lösung auch über das Projekt hinaus Die neue KWK wird ein wesentlicher Teil des robusten Energiesystems der Zukunft sein! 16

17 17 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!

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