Smart Grids Wege zu intelligenten Stromnetzen mit breitem Einsatz von regenerativen Energien

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1 Smart Grids Wege zu intelligenten Stromnetzen mit breitem Einsatz von regenerativen Energien HEAG Südhessische Energie AG (HSE)

2 Netzgebiet der HSE

3 Intelligente Energieversorgung der Zukunft Vision der EU:

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7 Entwicklung und Fokus der deutschen Stromnetze Quelle: A.T. Kearney

8 Wind GWh % der Stromerzeugung Deutschlands Photovoltaik Biomasse + Reststoffe Wasser Quelle: Energie Daten BMWi

9 Die HSE wird bis 2015 eine Milliarde Euro 400 Millionen davon aus eigenen Mitteln in erneuerbare Energie investieren. 1. Windkraft Offshore Windpark Global Tech Projekt Wetfeet Nordsee, 90 km nördlich der Insel Juist 400 MW Gesamtleistung (HSE-Anteil 99,6 MW), Start 2013 Windkraftwerk in Schlüchtern im Kinzigtal (Hessen) 6 MW Gesamtleistung (HSE-Anteil 6 MW) Start im Sommer 2010 SWM Windparks im Havelland (Brandenburg) 163 MW Gesamtleistung (HSE-Anteil 20,4 MW) Ende 2009 gestartet

10 2. Photovoltaik-Anlagen PV-Anlage in Leiwen an der Mosel (Rheinland-Pfalz) Gesamtleistung 3,6 MW (Anteil HSE 3,6 MW) 2009 in Betrieb genommen PV-Anlage in Lauingen an der Donau Gesamtleistung 9,42 MW, (Anteil HSE 9,42 MW) 2009 in Betrieb genommen 3. Biogasanlagen Gaserzeugung für mehrere 100 Haushalte pro Jahr in Wixhausen, Lorsch und Semd

11 Einspeisung Leistung MW 8 MW MW 6000 MW MW 4 MW2 MW 4000 MW 2000 MW 0 MW 00 h 04 h 08 h 12 h 16 h 19 h 23 h Uhrzeit Leistung 700 W 600 W 500 W 400 W 300 W 200 W 100 W 0 W 00 h 04 h 08 h 12 h 16 h 20 h 00 Uhrzeit Leistung 500 kw 400 kw 300 kw 200 kw 100 kw 0 kw 00 h 04 h 08 h 12 h 16 h 19 h 23 h Uhrzeit

12 Umdenken in der Energieversorgung beim Energieverbrauch bisher: Strom dann erzeugen, wenn er gerade gebraucht wird zukünftig Strom dann verbrauchen, wenn er gerade erzeugt wird

13 Steuerbare Lasten Windstromspeicher-Heizungen (im Winter) Schwimmbäder, Klimageräte (im Sommer) Elektromobilität Potenziale der Gewerbe- und Industriekunden WASCHEN und SPÜLEN mit der Sonne Kühl- und Gefriergeräte, Kühlhäuser

14 Möglichkeiten des Speichereinsatzes Großspeichersysteme Kleinspeichersysteme Zentral an Umspannanlagen oder in der Nähe größerer RES-Anlagen Vehicle to Grid Dezentral in Privathaushalten oder Gewerbe Friendly Customer Partner Pack Dezentrale mobile Speicher

15 Smart Grid WIKIPEDIA Früher (Passiv) reiner Energergieverbrauch Brockhaus (Buchform) Heute (Aktiv) Energieerzeugung Wissenserzeugung Nutzer diskutieren Themen in WIKIPEDIA- Foren und erzeugen damit Wissen Energiespeicherung Wissensspeicherung Eingebrachtes Wissen wird gespeichert Energieverbrauch/-konsum = Energie dann abrufen, wenn Sie gerade produziert wird Wissenskonsum

16 Energiemanagement beim Haushaltskunden BHKW Wasserkraftanlagen Großkraftwerke Netz - Energieerzeugung - Wärme - Licht - Kühlschrank - Waschmaschine - Trockner - Windkraftanlagen Solaranlagen Biogasanlagen Energiemanagement bei Gewerbe- und Industriekunden Speicher mobil immobil - Energieerzeugung - Wärme - Kälte - Licht - Maschinen -

17 DISPOWER Pilotanlage Ökosiedlung Am Steinweg (Karlsruhe)

18 BHKW DISPOWER Gasheizung Pilotanlage Ökosiedlung Am Steinweg (Karlsruhe) Straßenverteiler mit TK-Technik Lokales Wärmenetz mit EIB -Bus Transformator

19 An European project supported within the 7th framework programme for Research and Technological Development Web2Energy Ein Europäisches Forschungsprojekt gefördert im Rahmen des 7th framework programme Dipl.-Ing Bernhard Fenn 22. März 2010

20 Web2Energy Stromnetz wird intelligent Regenerative Energiequellen - heute Ausgleich zwischen Stromangebot und nachfrage erfolgt heute vor allem durch die Regelung der Kraftwerke der stark wachsende Anteil erneuerbarer Energien verändert das Stromnetz immer mehr kleinere, dezentrale Erzeugungsanlagen treten an die Stelle der Großkraftwerke zukünftig sollte dann Strom verbraucht werden, wenn z.b. Solarund Windkraftanlagen viel produzieren Dipl.-Ing. Bernhard Fenn März 2010

21 Web2Energy Stromnetz wird intelligent Regenerative Energiequellen - morgen Steigender der Anteil erneuerbarer Energien an der Stromproduktion in Deutschland von heute rund 15% auf bis zu 30% im Jahr 2030 Neue Elemente im Stromnetz der Zukunft sind Speicherzellen, die regenerativ erzeugten Strom speichern und dann zur Verfügung stellen, wenn Sonne oder Wind nicht zur Verfügung stehen. Dipl.-Ing. Bernhard Fenn März 2010

22 Web2Energy Stromnetz wird intelligent Das künftige Stromnetz mit Datennetz Das künftige Stromnetz hat eine andere Struktur: es gibt zahlreiche dezentrale Anlagen Damit das Stromnetz die völlig neuen Herausforderungen erfüllen kann wird es ein flexibles und intelligentes Datennetz geben um Informationen zwischen den Erzeugern, Speichern und Verbrauchern auszutauschen Dipl.-Ing. Bernhard Fenn März 2010

23 Web2Energy Stromnetz wird intelligent Fazit zum intelligenten Stromnetz von morgen Im intelligenten Stromnetz der Zukunft gibt es ein neues Energiebewusstsein: Strom möglichst dann verbrauchen, wenn er gerade regenerativ erzeugt werden kann Web2Energy: Laufzeit: Jan Dez Gesamtbudget: ca. 5 Mio. (davon 2,9 Mio. Förderung durch die EU) Dipl.-Ing. Bernhard Fenn März 2010

24 Web2Energy Stromnetz wird intelligent Was wir mit WEB2Energy für die IKT erreichen Praxiserprobung der neuesten, einheitlichen und offenen internationalen IEC- Standards (Kommunikation und Datenmanagement) Drastische Senkung des Engineeringaufwands durch plug and play von der Steckdose bis zur Netzleitstelle Einheitliche und konsistente Datenhaltung, Problemloser Datenaustausch Erstmalige Anwendung von IEC mit unterschiedlicher Kommunikationsphysik aus der vorhandenen Infrastruktur (Lichtwellenleiter, Kupferdraht, Funk, Stromleitung) Definition von Erweiterungen der neuen Standards entsprechend den im Projekt ermittelten Erfordernissen Modell für künftige Anwendungen in Europa und der Welt Einbringung der Erweiterungen in die laufende Arbeit an den IEC- Standards Wir setzen damit Standards! Dipl.-Ing. Bernhard Fenn März 2010

25 Web2Energy Stromnetz wird intelligent Konsortialführer Strategische Beratung Forschungsinstitut Daten- u. Kommunikationsnetz Fernwirkgeräte Virtuelles Kraftwerk Lehrstuhl Elektr. Netze und Alternative Energiequellen Zähler / Smart Meter Normung / IEC Standardisierung Verteilnetzbetreiber, Smart Grid Leitstelle Dipl.-Ing. Bernhard Fenn März 2010

26 Web2Energy Stromnetz wird intelligent s s TFS Walldorf TFS Mörfelden s s TFS Leonardstanne s s s TFS Weiterstadt TFS Nord cc TFS Mitte TFS Dornheimer Weg TFS Babenhausen TFS Ober-Roden TFS Dieburg TFS Groß-Umstadt management of distributed sources biogas plant combined heat and power unit (CHP) customer integration, effective demand side management + - battery smart meter consumers TFS Süd TFS Georgenhausen TFS Eberstadt TFS Sandbach digester gas self-healing capabilities TFS Groß Bieberau cc control center wind energy transforming station (TFS) TFS Auerbach TFS Bensheim TFS Reichelsheim TFS Bad König hydroelectricity transforming station with power supply photovoltaics > 1,5 MW substation TFS Heppenheim TFS Mörlenbach TFS Erbach gas turbine photovoltaics s substation with splitting switch telecommunicated short circuit meter cut-off point TFS Wald-Michelbach TFS Birkenau Schaafheim DA-Eberstadt TFS Hirschhorn Eppertshausen Ober-Ramstadt TFS Neckarsteinach Münster Groß-Bieberau Dipl.-Ing. Bernhard Fenn März 2010

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29 smart-grids: Konzept Baugebiete Option 1 Smart Meter inklusive last- oder zeitabhängiger Tarife Infrastruktur für die Kommunikation wird installiert und bereit gestellt 700,00 600,00 500,00 400,00 300,00 200,00 100,00 0,00 00:00 01:15 02:30 03:45 05:00 06:15 07:30 08:45 10:00 11:15 12:30 13:45 15:00 16:15 17:30 18:45 20:00 21:15 22:30 23:45 durch. Einspeisung/Tag Modifiziert 1 Modifiziert 2

30 smart-grids: Konzept Baugebiete Option 2 Im Zuge der Nachhaltigkeitsstrategie Hessen beteiligt sich die HSE führend an dem Projekt Modellland für eine nachhaltige Nutzung von Elektroautos mit dem Aufbau Infrastruktur zum Einstieg in das Thema e-mobility Ladestationen e-cars e-roller

31 smart-grids: Konzept Baugebiete Option 3 Installation von PV-Anlagen Energiespeicher und evt. Ladestationen für Elektromobile auf Transformatorenstationen

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34 Verbraucher Last von Einzelhaushalten und ganzen Neubau- Gebieten wird aggregiert und kontrolliert. Kunden Gesamtverbrauch Last Speicher Speicher Als mobile und stationäre Systeme anwendbar. Intelligente Kundengeräte Verteilnetz Verbrauchergeräte Geräte erhalten Preissignale um intelligente Entscheidungen zu treffen. Entscheidungen werden zurück gemeldet. Energielieferanten Übertragungsnetz Verteilung Verteilnetz modelliert ständig die Systemnutzung => Zuverlässige Dienstleistung Energielieferanten Einspeisedaten von Kraftwerken, Dezentralen Energieeinspeisern und Stromspeichern für die ökonomischste Stromerzeugung. Übertragung Überwacht und passt die Ressourcen an (Engpassmanagement).