Speicher im Stromnetz - Stand, Perspektiven und zukünftige Anforderungen

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1 Speicher im Stromnetz - Stand, Perspektiven und zukünftige Anforderungen Stromnetz Hamburg GmbH Bramfelder Chaussee Hamburg

2 Inhaltsverzeichnis 1 Stromnetz Hamburg 2 Sachstand Speicher im Netz 3 Perspektiven für Speicher im Netz Seite 2

3 Vorstellung Stromnetz Hamburg GmbH - Das Netzgebiet Kuppelstellen zum Übertragungsnetz (380 kv) Umspannwerke 54 Netz/Kundenstationen Verteilnetzlänge Netzhöchstlast Durchleitungsmenge p.a km MW 12,3 TWh Seite 3

4 So kommt der Strom in die Stadt 1. Höchstspannungsleitungen Das Übertragungsnetz, Eigentum des zuständigen Übertragungsnetzbetreibers 50Hertz GmbH, transportiert über Höchstspannungsleitungen die elektrische Energie mit 380-kV-Höchstspannung nach Hamburg. 2. Umspannwerke für Hochspannung In drei großen Umspannwerken wird die Energie von 380 kv auf 110 kv umgewandelt. Hier wird sie ins Verteilungsnetz der Stromnetz Hamburg GmbH eingespeist. 3. Großindustrie Die Großindustrie bezieht elektrische Energie aus der 110- kv-spannungsebene. Entsprechend ihrem Bedarf wandelt sie diese Spannung in eigenen Transformatoren um. 4. Umspannwerke für Mittelspannung Die Umspannwerke transformieren die elektrische Energie aus der 110-kV- in die 10-kV-Ebene. Von hier aus werden größere Firmen, zum Beispiel aus Industrie, Gewerbe oder Dienstleistung, sowie die Netzstationen versorgt. 5. Industrie-, Gewerbe- und Dienstleistungsfirmen Diese Kunden beziehen ihre elektrische Energie aus der 10-kV- Ebene und wandeln sie selbst entsprechend ihrem Bedarf um. 6. Netzstationen Die elektrische Energie wird in der Netzstation von 10 kv auf die im Haushalt übliche Spannung von 0,4 kv heruntertransformiert. 7. Verteilerschränke In den Verteilerschränken verzweigt das Niederspannungsnetz in die einzelnen Straßenabschnitte, an denen sich dann die jeweiligen Hausanschlüsse befinden. 8. Hausanschluss Hier gelangt die Energie ins Haus. Der Hausanschluss ist die Verbindungsstelle zu den Leitungen des Kunden. Von da aus geht es zu Wohnungen und Büros Seite 4

5 Einsatzorte von Speichern im Netz 1. Langzeit-Speicher Großtechnische Anlagen mit der Möglichkeit elektrische Energie über mehrere Monate verlustarm zu speichern. Dadurch werden Preisschwankungen an den Energiemärkten ausgeglichen. 2. Großbatterien Speicher die errichtet werden, um Systemdienstleistungen zu erbringen und Strommarkt-Erlöse zu erzielen. 5. Power to X Anlagen die Strom in andere Energieträger wie Wärme oder Gas umwandeln, diese peichern und ggf. wieder in Strom wandeln. 3. Arealspeicher Speicher die errichtet werden, um die Energiebezugskosten von Gewerbebetrieben und Wohnquartieren oder den Betrieb von erneuerbaren Erzeugungsanlagen zu optimieren. 4. Heimspeicher Speicher die genutzt werden, um die Eigennutzung des in einer eigenen Photovoltaik-Anlage erzeugten Stroms zu erhöhen Seite 5

6 Beispiele für Speicher im Netz Pumpspeicher Geesthacht 120 MW / 600 MWh Elektrodenheizkessel Karoline 46 MW Batteriespeicher Curslack 720 kw / 792 kwh Strombank MVV Energie 100 kw / 100 kwh Tesla Powerwall 4,6 kw / 13,5 kwh Seite 6

7 Aktueller Bestand im Hamburger Verteilnetz in Betrieb 1 geplant 2 Anzahl Anzahl Nennleistung Energieinhalt Nennleistung Energie -inhalt Langzeitspeicher MW 600 MWh k.a. k.a. k.a. Power to X 1 46 MW k.a MW k.a. Großbatterien Arealspeicher 3 3 MW 3 MWh 1 5 MW k.a. Heimspeicher 105 0,5 MW 0,6 MWh k.a. k.a k.a. Angaben gerundet, Quellen: 1 Marktstammdatenregister, EEG-Billing Stromnetz Hamburg 2 NEW 4.0 Seite 7

8 Netzdienliche Funktionen von Speichern Frequenzhaltung Der Ausgleich der Leistungsbilanz zwischen Erzeugung und Entnahme ist die Hauptaufgabe im Verbundnetz Strom Spannungsqualität Die Gewährleistung einer normgerechten Spannungsqualität ist eine regionale Aufgabe Auslastungsoptimierung Durch eine Energiebezugsoptimierung können Verbraucher zu einer effizienten Infrastruktur-Nutzung beitragen Seite 8

9 Entladezeit in Stunden Eigenschaften unterschiedlicher Speicher Speicherkapazitäten unterschiedlicher Technologien in Deutschland Druckluftspeicher Pumpspeicher Wasserstoff Power-to- Gas 0,1 0,01 0,001 1 kwh 10 kwh 100 kwh 1 MWh 10 MWh 100 MWh 1 GWh 10 GWh 100 GWh 1 TWh 10 TWh 100 TWh Speicherkapazität Quelle: Fraunhofer Gesellschaft, eigene Bearbeitung Seite 9

10 Kosten unterschiedlicher Speicher Stromverlagerungskosten in /kwh 1 0,8 Legende Langzeitspeicher Power To X ~0,3 /kwh 0,6 Großbatterien ~0,2 /kwh 0,4 Arealspeicher ~0,2 /kwh 0,2 Heimspeicher ~0,2 /kwh 1h 10h 1 Tag 1 Monat 1 Jahr Zyklendauer in Stunden Quelle: Thema, Sterner, Greenpeace Energy 2015, eigene Bearbeitung Seite 10

11 Zukünftige Einsatzmöglichkeiten für Speicher Umweltbundesamt: Szenariorahmen zur Integration von 100 % erneuerbarer Stromerzeugung in Deutschland im Jahr 2050 Basislast 2050 Flexible Lasten (Wärmepumpen, E-Kfz,..) + - = Residuallast 100% EE EE- Stromerzeugung ~85 TWh Stromüberschuss -120 Jan Feb Mar Apr Mai Jun Jul Aug Sep Okt Nov Dez Defizite (Last > EE-Einspeisung) Residuallast 2050 (100 % EE) in GW Überschüsse (EE- Einspeisung > Last) Kapazität Pumpspeicher Kapazität Batteriespeicher Kapazität Power-to-Gas Quelle: nach Umweltbundesamt, (2010) 2050: 100 % erneuerbarer Strom. Energieziel 2050 Langzeitspeicher (z.b. Power-to-Gas) können die Migration zu 100 % erneuerbarer Stromerzeugung unterstützen. Seite 11

12 Beispiel für zukünftige Perspektiven für Energiespeicher Konzeptstudie: Micro-Grid zur Landstromversorgung Es wurden im Rahmen der Studie mehrere Landstrom-Versorgungsvarianten untersucht 1. BHKW (3 * 2,5 MW) 2. BHKW (6,1 MW) + Brennstoffzelle (1,4 MW) + 5 MWh Batterie 3. BHKW (5,4 MW) + Brennstoffzelle (2,1 MW) + [Wind (3 MW) + 25 MWh Batterie] Brennstoffzelle BHKW WKA / Weitere Batteriespeicher Abbildung: Schema einer Beispiel-Konfiguration Brennstoffzelle + BHKW + WKA + Batteriespeicher Die Konzeptstudie Landstromversorgung zeigt Optionen für eine sinnvolle Anwendung für Speicher. Seite 12

13 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Stromnetz Hamburg GmbH 16 pt Bramfelder Chaussee Hamburg Thomas Volk / Dr. Hannes Haupt Foto: Diese Präsentation enthält vertrauliche Informationen der Stromnetz Hamburg GmbH i S d 6 a EnWG. Diese Informationen dürfen nicht an wettbewerbliche Bereiche oder Dritte weitergegeben werden.