Dezentrale Stromerzeugungssysteme auf Basis erneuerbarer Energien Minigrids

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1 11. LEIBNIZ CONFERENCE OF ADVANCED SCIENCE SOLARZEITALTER 2011 Lichtenwalde Mai 2011 Dezentrale Stromerzeugungssysteme auf Basis erneuerbarer Energien Minigrids Dr. B. Broich BB TEC CONSULT Berlin 1

2 Definition: Dezentrale regenerative Energiesysteme sind Systeme zur verbrauchernahen Erzeugung von Wärme und / oder Strom in vielen kleinen Anlagen auf der Basis regenerativer Primärenergiequellen. Wir bezeichnen dezentrale Stromerzeugungssysteme als autark, wenn sie netzunabhängig (als Insellösung) betrieben werden können. Dezentrale Stromerzeugungssysteme gewinnen durch den Einsatz regenerativer Energiequellen zunehmend an Bedeutung. Hierbei handelt es sich jedoch meist um netzgekoppelte Systeme. 2

3 Energieszenario für 2050 in Deutschland Quelle: BDEW, EWI, Prognos Kernenergie Mineralöl Erdgas Braunkohle Steinkohle EE Sons?ge EE Biomasse WindkraB Biomasse Potovoltaik Sons?ge EE EE Braunkohle Steinkohle Erdgas Kernenergie SonsYge Primärenergieverbrauch Stromerzeugung 50 % 81 % Braun / u. Steinkohle Erdgas Mineralöl Stromimport Braun / u. Steinkohle SonsYge Windkraft 3

4 Global Energie Herausforderungen Globale CO 2 KonzentraYon muss stabilisiert werden, um Klimakatastrophe zu vermeiden 1,6 Milliarden Menschen auf der Welt haben keinen Zugang zu elektrischem Strom Entwicklungsländer müssen ihre Stromerzeugungs kapazitäten dem steyg zunehmenden Bedarf anpassen und dabei auch enbernt liegende ländliche Regionen mit elektrischem Strom versorgen. 4

5 Elektrifizierungsrate als Maß für den Wohlstand in der Welt Rural Electrifica?on Rate % Urban Electrifica?on Rate % Africa North Africa Sub-Saharan Africa Developing Asia China & East Asia South Asia Latin America Middle East Developing Countries OECD World Quelle: Alliance for Rural ElectrificaYon ARE % 5

6 These: Elektrischer Strom aus regenerative Energiequellen - Sonne - Wasser - Wind - Biomasse - Geothermie ist vermutlich die sinnvollste Option, den immer stärker wachsenden Strombedarf der Entwicklungsländer und Schwellenländer nachhaltig zu befriedigen. Dezentrale Stromversorgungssysteme werden eine entscheidende Rolle bei der ländlichen Elektrifizierung spielen. 6

7 Erneuerbare Energien... können den schnell wachsenden Energiebedarf in Entwicklungsländern decken, den Energiemix diversifizieren, die Abhängigkeit von teuren Importen fossiler Brennstoffe reduzieren und dem Klimawandel entgegenwirken. sind eine bezahlbare, zuverlässige und saubere Stromquelle, welche besonders in ländlichen Regionen die Armut bekämpfen und die wirtschaftliche Entwicklung beschleunigen kann. Dem Einsatz erneuerbarer Energie stehen jedoch eine Reihe von regulatorischen, infrastrukturellen, finanziellen eigentumsrechtlichen sowie poliyschen Barrieren entgegen, welche je nach Projektgröße, Technologie, Anwendung und geographischer Lage sehr verschieden sein können. 7

8 Barrieren für Erneuerbare Energie Projekte Trotz des immens großen Potenzials für erneuerbare Energien in Entwicklungsländern, steht deren breite Einführung eine Anzahl entscheidender interdependenter Barrieren gegenüber. Sie lassen sich 4 Kategorien zuordnen: Kosten werbewerb Technische Bedenken 1 2 Finanzierung 3 4 Projektentwicklung (Capacity Building) 8

9 Photovoltaik Systeme netzgekoppelte PV Systeme netzunabhängige PV Systeme (Inselanlagen) Dachanlagen mit SpeicherbaRerie 1 als Hybrid Systeme ohne Speicher barerie Freiflächen anlagen Geräte mit Wind generator Wasser pumpe KraBwerks anlagen Anlagen 1 Blei Säure Li Ion Redox Flow NaS mit Motorgenerator 2 2 auch Biogas, diesel und KWK 9

10 Quelle: REN 21 GSR_

11 Leistungsbereich von On und Off Grid PV Systemen 10 2 W 10 3 W 10 4 W 10 5 W 10 6 W 10 7 W Netzgekoppelte PV Systeme (On Grid) Off Grid Systeme with energy storage Solar Home Systems Single User PV Hybrid Systems Microgrids Mul? User Fokus 11

12 Prinzipieller Aufbau einer autarken PV-Hybrid-Anlage Solar Module Windgenerator Lastfluss- Management und Control Inselnetz ASM Biogas Generator mit KWK + + Speicher BaRerie V AC 50 Hz 1 oder 3 phasig bis 100 kw 12

13 Anwendungen von PV-Hybrid-Systemen und Mini-Grids Ländliche Elektrifizierung und Dorfanlagen Missionszentren, Schulen, Kliniken Privathäuser Landwirtschaft, Bewässerung Wasserbehandlung / - entsalzung Tourismus: Lodges, Hotels, Ressorts, Camps Gewerbebetriebe Bergbau, Öl- und Gasfelder Forschungs- und Militärstationen Telekom Transmitter Stationen u.a 13

14 Current Sources of Electricity Cost based on current genera?on mix Renewable Energies in different grid types require different technology and policy solu?ons Strengthening Exis?ng Grids Large, grid connected renewable energy projects in na?onal grids Broad GeneraYon Mix comprising cheap technologies like Hydro and Coal < 0.15 $/kwh End user prize omen subsidized Grid connected renewable energy projects in regional grids Omen substanyal diesel and crude oil generator capacity $/kwh 0,15 0,20 $/kwh End user prizes omen subsidized Rural Electrifica?on Mul? User decentalized Systems (Mini Grids) Small scale diesel generators on single user level No access to uylity managed grids $/kwh CO 2 Abatement Poten?al (per kwh and total) Medium High Medium to high Medium to high High Medium Cost Compe??veness for renewable energies Low Medium High Social / economic Impact Low to medium Low to medium High 14

15 Der Beitrag soll dazu anregen... dezentrale und autarke Stromerzeugungssysteme mit EE als eigenständiges interdisziplinäres Entwicklungsfeld mit hohem Zukunftspotenzial zu betrachen (nicht EE sind das Produkt, sondern konditionierter netzunabhängiger Strom) die Systemintegration für PV-Hybrid-Systeme voranzutreiben (Robuste Technologien) Querbeziehungen zu anderen Technologiefeldern zu beachten (Smart Grids, Speichertechnologien, E-Mobility) das Augenmerk auf internationale Märke insbesondere der 3. Welt zu richten Barrieren abzubauen (z.b. CO 2 -Ablasshandel zur Co-Finanzierung) 15

16 BB TEC CONSULT is a Berlin based start up ConsulYng and Business CorporaYon Center for Renewable Energies and Clean Tech Power GeneraYon F L E X I B I L I T Y F O C U S C O L L A B O R A T I O N 16

17 Major Areas of Services from BB TEC and Partners Strategic Advisory and Growth-oriented services for investors, companies and institutions Design and Engineering of Solar Power Supplies for Products and Home Systems Design and Engineering of Solar Power Plants, PV-Hybrid Systems and Microgrids Technology Transfer Business and Project Development with local Partnes 17