Projekt 2.4: Virtuelles Bilanzkreiskraftwerk

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1 SchaufensterBlick 2014 Projekt 2.4: Virtuelles Bilanzkreiskraftwerk

2 Projektüberblick Ziel des Projekts: CO2-freie Versorgung von Elektrofahrzeugen im Bilanzkreis Maßnahmen: Erzeugungsmanagement, Virtuelles Kraftwerk Laufzeit: Projektvolumen/Förderung: ~550 Tsd. / ~80% Fördermittelgeber: BMVDI (ehemals BMVBS) Konsortialführung: VW Kraftwerk GmbH Projektpartner: VW Kraftwerk GmbH, TU Braunschweig - elenia

3 Installierte Leistung in GW Entwicklung EEG-Anlagen in Deutschland Situation: Starker Anstieg der Erzeugungsleistung aus erneuerbaren Energien Insbesondere hervorgerufen durch Zubau von Wind- und PV-Anlagen Zukünftig ist von einem weiteren Anstieg auszugehen Installierte Leistung EEG-Anlagen Photovoltaik Windenergie Biomasse biogener Anteil des Abfalls Geothermie Wasserkraft

4 Stromerzeugung in TWh Entwicklung EEG-Anlagen in Deutschland Herausforderung: Ein Großteil der Leistung ist fluktuierend und kann zu Belastungen im Netz führen Technische und wirtschaftliche Integration von Erneuerbaren Energien Hemmnis der Direktvermarktung ist die Bilanzkreisbewirtschaftung mittels EEG-Anlagen Stromerzeugung aus EEG-Anlagen Jahr Photovoltaik Windenergie Biomasse biogener Anteil des Abfalls Geothermie Wasserkraft

5 CO2-freies Laden bilanziell? Grundannahmen: Stromversorger mit 100% Ökostromversorgung seiner Haushaltskunden Zusätzlich besteht eine Eigenerzeugung aus Photovoltaik- und Windenergieanlagen Anhaltender Zuwachs von Elektrofahrzeugen Achtung: Betrachtet wird hier die Direktvermarktung. Daher entfällt der EEG-Bilanzkreis. Bilanzkreise mit Direktvermarktung von Erneuerbaren Energien müssen kurzfristig ausgeglichen werden. BNetzA BK Fragestellungen: Welche Abweichungen treten bei einem hohen Grad an Erneuerbaren Energien im Bilanzkreis auf? Wie groß darf der Anteil an fluktuierenden Erneuerbaren Energien im Bilanzkreis sein? Lassen sich Elektrofahrzeuge nur durch Photovoltaik- und Windenergieanlagen CO2-frei laden? Wie kann ein virtuelles Kraftwerk aus Blockheizkraftwerken die Integration von Elektromobilität und Erneuerbaren Energien in die deutsche Energieversorgung unterstützen?

6 Vorgehen im Projekt Computergestützte Simulationen/Tools: Skalierbarer Bilanzkreis Photovoltaik- und Windenergieanlagen, Haushalt- und Gewerbelast, Blockheizkraftwerke und Elektrofahrzeuge Prognosemodelle (Erzeugungs-, Markt- und insb. Ausgleichsenergiepreis(-korridor)) Virtuelles Kraftwerk bestehend aus Blockheizkraftwerken Ausregelung von Bilanzkreisabweichungen mit flexiblen Blockheizkraftwerken Erhöhung der Aufnahme Erneuerbare Energien in den Bilanzkreis C0 2 -freies Laden von Elektrofahrzeugen auf bilanzieller Ebene

7 Projektgliederung Zur Bearbeitung des Projektes wurden vier Phasen definiert: Phase 1: Bilanzkreis(-abweichungen) modellieren Phase 2: Virtuelles Kraftwerk inkl. Betriebsstrategien modellieren Phase 3: Wirtschaftlichkeitsbewertung anhand von Szenarien und Projektdemonstration Phase 4: Optional Erprobung im Feld in kleinem Maßstab

8 Phase 1: Bilanzkreis(-abeichungen) Erstellung eines Bilanzkreismodells Inhalt: Herkömmliche Verbraucher und Erzeuger, regenerative Energieerzeugung, Blockheizkraftwerke und Elektrofahrzeuge Der Bilanzkreis ist beliebig skalierbar Erstellung eines Modells zur Erzeugung von Bilanzkreisfahrplänen Inhalt: Day-Ahead Prognosen des virtuellen Bilanzkreises, ggf. Kraftwerkseinsatz und Portfoliooptimierung über Energiemärkte Fiktive Fahrplananmeldung für den nächsten Tag Vergleich von Fahrplanprognosen und Ist-Verlauf führt zur Feststellung von Bilanzkreisabweichungen Mittels veröffentlichter Ausgleichsenergiepreise werden die Ausgleichsenergiekosten des virtuellen Bilanzkreises bestimmt Untersuchungen zu verschiedenen Durchdringungsszenarien bezüglich des Anteils an regenerativen Energien im Bilanzkreis

9 Phase 2: Virtuelles Kraftwerk inkl. Betriebsstrategien Erstellung eines Modells zur Kurzfristprognose von Intraday Bilanzkreisabweichungen Inhalt: Wetterprognosen, Erzeugungsprognosen von regenerativen Energien Bestimmung der durch die Blockheizkraftwerke vorzuhaltenden Reserven Anlagenkopplung zu einem virtuellen Kraftwerk auf Simulationsebene Inhalt: Systemsimulation von Blockheizkraftwerken (elektrisch und thermisch), Pooling zu einem virtuellem Kraftwerk Bestimmung eines kurzfristigen Korridors (Min./Max. Preis) des zu erwartenden Ausgleichsenergiepreises für die jeweilige Viertelstunde Inhalt: Grenzkostenanalyse, Ausgleichsenergiepreisprognose, Berücksichtigung des Day- After-Stromhandels

10 Phase 3/4: Wirtschaftlichkeitsbewertung u. Feldtest Erstellung verschiedener Szenarien Inhalt: Durchdringungsgrade von regenerativen Energien, Elektrofahrzeugen sowie Blockheizkraftwerken Wirtschaftliche Bewertung und Gegenüberstellung der Szenarien Inhalt: Statische und dynamische Investitionsrechnung, Amortisationsrechnung Aufbau einer Demonstrationsplattform Inhalt: Webauftritt, animierte Darstellung des entwickelten Systems 4.1 Erprobung einer Ansteuerung von Blockheizkraftwerken sowie Aufbau eines virtuellen Bilanzkreises im Rahmen des Förderprojektes Untersuchung des Realverhaltens eines Verbundbetriebes von Blockheizkraftwerken für den Einsatz im Bilanzkreismanagement

11 Aktueller Arbeitsstand 2.2 Bestimmung der durch die Blockheizkraftwerke vorzuhaltenden Reserven Anlagenkopplung zu einem virtuellen Kraftwerk auf Simulationsebene Inhalt: Systemsimulation von Blockheizkraftwerken (elektrisch und thermisch), Pooling zu einem virtuellem Kraftwerk

12 Erste Ergebnisse: Bilanzkreisabweichungen Beispielszenario: Max. Siedlungslast = 240 MW Max. Erzeugung Wind = 20 MW Max.Erzeugung PV = 50 MW

13 Erste Ergebnisse: Eingriff durch Virtuelles Kraftwerk Beispielszenario: VK-Leistung (elektrisch) = 100 MW

14 Erste Ergebnisse: Bilanzkreisausgleich Erste Schlussfolgerungen: Die Ausbau der Erneuerbaren Energien führt zu Ungleichgewichten auf bilanzieller Ebene Blockheizkraftwerke können im Rahmen eines virtuellen Kraftwerks dem Bilanzkreisausgleich dienen Ausblick: Modellverfeinerung Ökonomische Betrachtung

15 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Arne Dammasch Technische Universität Braunschweig Institut für Hochspannungstechnik und Elektrische Energieanlagen - elenia Schleinitzstraße Braunschweig a.dammasch@tu-braunschweig.de Telefon: Fax: Gefördert durch: