WindGas und smarte Netze in Norddeutschland

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1 WindGas und smarte Netze in Norddeutschland Lösungsansätze für die Energiewende Ein Vortrag für die 9. International Hydrail Conference Neumünster Jörg Rudat (E.ON Hanse AG) 18. Juni 2014

2 Inhalt 1. Wer sind wir? 2. Hintergrund 3. Smart Grid Pellworm 4. WindGas 5. Wasserstoffeinspeisung 6. Fazit 2

3 1. Wer sind wir? Die E.ON Hanse Gruppe Mitarbeiter Gesellschafter Aufsichtsrat über 200 Auszubildende 170 Mio. Investitionen p.a. 31,97% alle 11 schleswigholsteinischen Kreise 5 10 Arbeitnehmer 2 Mrd. Umsatz 68,03 % E.ON Beteiligungen GmbH km Stromnetz und km Erdgasnetz Dezentrale KWK-Strom- und Wärmeerzeugung EEG- und technische Dienstleistungen Stadtwerke-Beteiligungen Unsere Netzbetreiber: Strom und Erdgas in SH Erdgas in HH Erdgas in MVP 3

4 1. Wer sind wir? Struktur der E.ON Hanse Gruppe E.ON Hanse AG, Quickborn Strom- und Gasnetze Wärme, dez. Erzeugung, EEG-Erzeugung Beteiligungen, Dienstleistungen, Wasser > 200 kommunale Mitgesellschafter WEW 25,1% Gesellschafter FHH Gasnetz Mecklenburg-Vorpommern 4

5 1. Wer sind wir? Versorgungsgebiet H 2 Einspeisung Klanbüll/ Neukirchen Niebüll Wyk Nordfriesland Süderbrarup Schleswig- Flensburg Schuby Husum Dithmarschen Meldorf Smart Region Helgoland Pellworm Fockbek Rendsburg- Eckernförde Steinburg Dägeling Uetersen Rendsburg Pinneberg Hamburg Segeberg Tiefstack Hittfeld Plön Rönne Neumünster Kaltenkirchen Plön Bad Segeberg Ostholstein Pönitz Stormarn Quickborn Ahrensburg Herzogtum Lauenburg Altona Schwarzenbek Reitbrook Kraak Wittenburg Gägelow Bützow Greifswald Netzcenter Netzservice Center Netzleitstellen Speicher Zentrale 5 Power to Gas Hamburg Power to Gas Falkenhagen

6 2. Hintergrund Energiepolitische Zielvorgaben Energiekonzept der Bundesregierung auf Basis der EU-Vorgaben Stromquote aus erneuerbaren Energien Klimaschutz % % Neue Technik EE Klima Einfluss- größen Politikrahmen Markt Versorgungssicherheit Wirtschaftlichkeit 6

7 2. Hintergrund Zubau der EE in S-H geht weiter Installierte Leistung (MW) , ,000 Zubau insb. durch Ausweisung neuer Windeignungsflächen ,000 6, , , Biomasse Photovoltaik PV Wind Wind 3, , , ,000 Ende Gesamt

8 2. Hintergrund Stromnetze im Wandel Smart Grids alte Netzstruktur zentrale Lieferung zukünftige Netzstruktur dezentral / bidirektional HöS HS MS NS S p e i c h e r 8

9 3. Smart Grid Pellworm 9

10 3. Smart Grid Pellworm Projektziel 10

11 3. Smart Grid Pellworm Integration der Speicher SCADA-System 400 V-Ortsnetz 400 V- Ortsnetz (optional) Energie-Management- System 11 Wer darf welche Daten kennen?

12 3. Smart Grid Pellworm Hybrides Speichersystem Entladung P Out [MW] Minuten bis Stunden - Speicher Verschiedene Speicher für unterschiedliche Anwendungen Stunden -Speicher Stunden bis Tag -Speicher W [MWh] Stunden -Speicher Minuten bis Stunden - Speicher Aufladung P In [MW] 12

13 3. Smart Grid Pellworm Pellworm Lithiumspeicher 1,0 MW mit 0,5 MWh Containerschiff TEU 15,0 GW mit 7,5 GWH 35 deutsche Pumpspeicher 7,0 GW mit 40,0 GWh 13 Wir benötigen Langzeitspeicher

14 3. Smart Grid Pellworm Zusammenfassung Vernetzung der Marktteilnehmer Erzeugung, Transport und Kunde Prüfung der Alltagstauglichkeit von Speichersystemen wie Redox Flow und Lithium Batterien sowie Windstromspeicherheizungen Smarte Netztechniken wie regelbare Ortsnetztrafos Middleware verbindet und regelt die unterschiedlichen Prozessebenen Ziel: eine stabile und kostenoptimierte Energieversorgung aus erneuerbaren Energien 14

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16 4. WindGas Umsetzung der Energiewende Erdgasveredelung durch Wasserstoff aus erneuerbaren Energien Senkung der Importabhängigkeit von fossilen Energien 16

17 4. WindGas - volatile Verfügbarkeit von Wind & PV erfordern die Lösung des Speicherproblems für Strom Problem-/Lösungsbeschreibung Installierte ( ) und verfügbare Leistung der Erneuerbaren (Wind & PV) 4 Verteilungsfunktion der Erzeugungsleistung 1 2 Konventionelle Erzeugung wird immer unwirtschaftlicher, ist aber nicht verzichtbar. Möglichkeiten des Loadmanagement sind ausgeschöpft. Netzausbau Loadmanagement Netzkapazität Absatzkurve Rechteck = Jahresarbeit Die Übertragungskapazität reicht nicht mehr, kann aber auch nicht schnell genug ausgebaut werden. Überproduktion: EE-Anlagen müssen abgeschaltet und die nicht genutzte Leistung muss entschädigt werden. Energiespeicherung: Die schiefe Verteilungsfunktion der Verfügbarkeit von Wind & PV wird geglättet. Es erfolgt eine zeitliche Verschiebung in Schwachlastphasen. 17 Verfügbarkeit in Stunden pro Jahr 8760

18 4. WindGas Pilotanlage in Falkenhagen Eckdaten Elektrische Leistung: 2 MWel Wasserstofferzeugung: 360 m³/h Einspeisung in das Erdgasnetz der ONTRAS Inbetriebnahme voraussichtlich Q3/2013 Projekt der E.ON Gas Storage Pipelineanbindung Niederspannungsversorgung Automation Ziele Demonstration der Prozesskette Optimierung des Betriebskonzepts (variierende Windenergie und Einspeisung) Nutzung von Windstrom zur Erzeugung Erfahrungsgewinn bei: Technik, Kosten, Genehmigung Messtechnik Stromübergabe Elektrolysen 18

19 4. WindGas Anlage Hamburg Reitbrook Eckdaten Förderprojekt des BMVBS Partner aus Wissenschaft / Industrie Elektrische Leistung: 1 MWel (Stack) Wasserstofferzeugung: 265 m³/h Einspeisung in das lokale Erdgasnetz Inbetriebnahme voraussichtlich 2014 M&R PEM-Elektrolyse EMSR Stromversorgung Ziele Entwicklung der hoch effizienten "Proton exchange membrane" Electrolyse (PEM) Feldtest und Erprobung in der E.ON Energieinfrastruktur Geschäftsmodellentwicklung Besucherzentrum Fördermittelgeber & Partner 19

20 4. WindGas Baustelle in Reitbrook 20

21 4. WindGas Fazit Verwertung von Überschussstrom und Umwandlung in regeneratives Gas Das erneuerbare Gas kann verschiedenen Märkten zugeführt werden Rückverstromung, Wärmemärkte, Industrie, Mobilität Erfüllung von Netzdienstleistungen als steuerbarer Verbraucher Einbindung in Smart Grids Konvergenz von Strom- und Erdgasnetz Verbesserung der Ökobilanz von Erdgas, da CO2-freier Energieträger volkswirtschaftlich empfehlenswert!! - Erdgas-Infrastruktur vorhanden - bestmögliche Nutzung des EE-Stroms 21 aber: ersetzt nicht den Stromnetzausbau

22 5. Wasserstoffeinspeisung Klanxbüll / Neukirchen Wasserstoffgewinnung Wasserstoffverteilung 22

23 5. Wasserstoffeinspeisung Test Ihr Installateur 23

24 5. Wasserstoffeinspeisung Projektschritte Aufbau der Wasserstoff-Erdgas- Mischanlage Jeder Gaskunde wird besucht, die Gasgeräte werden vor Ort erfasst und vermessen Schrittweise wird die Einspeisung von Wasserstoff erhöht: 2%; 4%, 6% 10% Messung repräsentativer Heizanlagen und Abschlussbesuch Zusammenfassung der Ergebnisse in einem öffentlichen Bericht 6 Projektlaufzeit: 2 Jahre 24

25 5. Wasserstoffeinspeisung - Klanxbüll/Neukirchen 160 Gaskunden Pendelgaszone Inselnetz mit einem Einspeisepunkt Netzhydraulik Betrieb der Gasgeräte Abrechenbarkeit Power to Gas wird heute erforscht und getestet wie wird aber der Wasserstoff vermarktet 25

26 Brennwert Hs [kwh/m³] E.ON Hanse Gruppe 5. Wasserstoffeinspeisung Einspeisung in Toleranzen Grenzbedingungen nach DVGW G 260, H-Gas / Wasserstoff 14 d = 0,75 13 Erdgas Holland-L Erdgas Holland-L + H2 H-Gas 12 Erdgas Nordsee-H Erdgas Nordsee-H + H2 d = 0,55 Erdgas Russl.-H 5% H2 d = 0,5 Erdgas Russl.-H + H % H2 15% H2 5% H2 20% H2 10% H2 10 5% H2 15% H2 10% H2 15% H2 30% H2 20% H2 9 20% H2 L-Gas 30% H2 40% H2 30% H2 8 40% H2 40% H2 50% H2 50% H Schrittweiser Anstieg des Wasserstoffanteils auf bis ca. 10% Technischen Normen für: - Gasqualität - Gasgeräte - Gasabrechnung - Gas-Installation (DVGW G 260/ G 262 DIN EN 437 / SRG-Methode etc.) Wobbeindex W s [kwh/m³] 26 Erfolgreiche Tests in NL mit 30 %

27 5. Wasserstoffeinspeisung Zusammenfassung Praxistest für die gesamte deutsche Gaswirtschaft: Akzeptanz in der Bevölkerung Beimischung von Wasserstoff bis zu 9,9 % Verteilung im Erdgasnetz Funktion von Gasgeräten Messung und Abrechnung Laboruntersuchungen belegen: Hohe Betriebssicherheit für verschiedene Brennwertgeräte und atmosphärische Gasgeräte sogar für Zumischraten von 30% Unser Ziel in 10 Jahren: 30 % H 2 erreichbar?? 27

28 6. Fazit regionale Stellhebel WENIGER Energie benötigen MEHR aus Energie herausholen! MEHR aus heimischem Strom machen! MEHR Kapazität in vorhandenen Netzen nutzen! MEHR erzeugten Strom vor Ort nutzen und zum benötigten Zeitpunkt bereit stellen! Effizienz Kraft-Wärme-Kopplung Strom-Gas-Wärme- Integration Netzinnovationen Energiespeicher Es gibt viele Handlungsmöglichkeiten vor Ort 28

29 Stellhebel für die Energiewende Vielen Dank! 29