Überblick zu Stromspeichertechniken

Transkript

1 Überblick zu Stromspeichertechniken 7. Energieeffizienztisch der Energieeffizienzkooperation Bayerngas am 16. Oktober 2014 bei Südzucker AG Dr.-Ing. Thomas Gobmaier 1

2 Gliederung 1. Technologieübersicht Energiespeicher 2. Anwendungsfälle von Batteriespeichern 3. Realisierte Anlagen 4. Eigenschaften von Speichern 5. Rechtliche Rahmenbedingungen 2

3 Technologien zur Energiespeicherung Energiespeichertechnologie Mechanische Speicher Elektromagnetische Speicher Elektrochemische Speicher Chemische Speicher Thermische Speicher Pumpspeicher Supraleitende Energiespeicher Doppelschichtkondensatoren Wasserstoffspeicher Sensible Wärmespeicher Druckluftspeicher Redox-Flow- Batterien Latent- Wärmespeicher Schwungmassenspeicher Batterien Thermochemische Speicher Reversible Brennstoffzelle 3

4 Anwendungsfälle von elektrischen Speichern 4 Haushalte Erhöhung des Eigenverbrauchs aus PV-Anlagen. Sinnvoll da PV-Einspeisung und Stromverbrauch in Haushalten zeitlich nicht übereinstimmen (Preisdifferenz zwischen Stromeinspeisung mit ca. 12 Ct/kWh und Strombezug mit ca. 25 Ct/kWh beträgt ca. 13 Ct/kWh) Solares Laden des Elektroautos, auch wenn das Auto tagsüber nicht am Stromnetz hängt Stromnetze Bereitstellung von Primärregelleistung ohne konventionelles Kraftwerk im Hintergrund, z.b. bei hohem Anteil regenerativer Stromerzeugung Industrie Vermeidung von kurzfristigen Verbrauchsspitzen (Leistungspreis) Begrenzung der maximalen Bezugsleistung Vermeidung von Leitungsausbau Lastgangglättung für Netzentgeltbefreiung Lastverschiebung für atypische Netznutzung Versorgung von kritischen Verbrauchern (z.b. USV für CNC-Maschine) Industrie international: Überbrückung von mehrstündigen Stromausfällen

5 Anwendungsfälle von elektrischen Speichern Haushalte Erhöhung des Eigenverbrauchs aus PV-Anlagen 5 kw Leistung, 10 kwh Solares Laden des Elektroautos abends 5 kw Leistung, kwh Stromnetze Bereitstellung von Primärregelleistung ohne konventionelles Kraftwerk im Hintergrund aktuell 5 MW, 5 MWh (zukünftig Faktor ) Industrie Vermeidung von kurzfristigen Verbrauchsspitzen 5 MW für 1 Stunde Begrenzung der maximalen Bezugsleistung Vermeidung von Leitungsausbau 2 MW für 4 Stunden Lastgangglättung für Netzentgeltbefreiung Lastverschiebung für atypische Netznutzung Versorgung von kritischen Verbrauchern (z.b. USV) 0,001 MW für 2 Stunden Industrie international: Überbrückung von mehrstündigen Stromausfällen 2 MW für 5 Stunden 5

6 Beispiel Batteriespeicher für Primärregelleistung (Younicos AG für die WEMAG in Schwerin) WEMAG Batteriespeicher: Leistung: 5 MW / Kapazität: 5 MWh Anzahl der Akkus: Stück Anzahl der Wechselrichter: 10 Stück Anzahl der Trafos: 5 x 1 MW (480/20.000V) + 1 Trafo Eigenstromversorgung Grundfläche des Gebäudes: 400 m² Investitionskosten: 6 Mio. (1,3 Mio. Förderung) 6 Quelle: Pressematerial von Quelle: Pressematerial von

7 Beispiele für kommerzielle Redox-Flow Systeme 7 Quelle: Vortrag Redox-Flow-Batterien: Technik, Chancen und Einsatzgebiete

8 Allgemeine Bewertungskriterien für Speicher energetische Qualität Energiedichte und Leistungsdichte hoher Nutzungsgrad Sicherheit hohe Betriebssicherheit geringes Schadenspotenzial Lebensdauer hohe zyklische Lebensdauer hohe kalendarische Lebensdauer Umweltverträglichkeit Herstellung Nutzung Entsorgung Wirtschaftlichkeit niedrige Investitionskosten niedrige Betriebskosten 8

9 9 Leistungen und Speicherkapazitäten

10 Leistungs- und Kapazitätsbezogene Kosten von Speichern Flussbatterie Redox-Flow 10

11 Technische Parameter von Strom-Speichertechnologien Quelle: Möglichkeiten zum Ausgleich fluktuierender Einspeisungen aus erneuerbaren Energien des BET im Auftrag des BEE 11

12 Rechtliche Rahmenbedingungen Doppelfunktion von Erzeuger und Verbraucher, entsprechend müssen gesetzliche Anforderungen Gesetzesvorgaben beider Funktionen eingehalten werden Anschlussbedingung: Einhaltung der allgemein anerkannten Regeln der Technik (VDE) Wird ein Speicher nur mit regenerativ erzeugtem Strom geladen, so ist er auch vorrangig einspeiseberechtigt Bei Ladung aus dem Netz sind die Umlagen für Endverbraucher zu zahlen (Netznutzung, KWKG, Konzessionsentgelte, ). Ausnahme: Wenn Speicher eigenständig (ohne Firmennetz) direkt mit dem Stromnetz verbunden sind. Prinzipiell ist für jeden Energiebezug die EEG-Umlage zu entrichten (KWK bzw. regenerative Erzeuger nur anteilig) EEG-Umlagebefreiung wenn der gesamte Strom wieder eingespeist wird oder selbst verbraucht wird (Vermeidung der Doppelbesteuerung) 12

13 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit Ansprechpartner: Dr.-Ing. Thomas Gobmaier +49 (89) Forschungsgesellschaft für Energiewirtschaft mbh Am Blütenanger München 13