Konsistente Energieversorgung von Quartieren und Arealen - Wie eine koordinierte Vernetzung unabhängigere Energieversorgungssysteme schafft

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1 Konsistente Energieversorgung von Quartieren und Arealen - Wie eine koordinierte Vernetzung unabhängigere Energieversorgungssysteme schafft Matthias Sulzer Dozent für Energie- und Gebäudetechnik T direkt matthias.sulzer@hslu.ch Horw

2 Um was geht es eigentlich?

3 Dezentralisierung der Energieversorgung Geo-dependent urban energy potentials and scenarios 1. Division country in suitable energy cells 2. Identification of potentials for energy efficiency improvement, local (decentralized) energy production and energy storage 3. future energy scenario s with respect to their level of implementation. 3, Carmeliet, et al, 2013

4 Transformation der Energieversorgung Data$mining Represent$current$situation Minimize Optimize$consumption Renewable$potential Locally$connected OPTIMIZATION Energy$Hub 4, Carmeliet, Schulze, et al, 2008/2013

5 Vernetzung Quartiere & Areale - Energy Hub mit Mult-Energy-Grid Schulze(et(al.(2008( Carmeliet, Schulze, et al, ,

6 Versorgungsstrategie Infrastruktur Energieversorgung Netzebene 1-3 Netzebene 5 & 5 Netzebene 6 & 7 Region 1 National Lokal 1 Lokal 2 Region X Lokal X Transformation Lokal 3 Lokal 1 lokale Vernetzung Energieeffiziente Gebäudesysteme Lokal 2 Lokal 4 Dezentrale Speicher Lokal 5 Dezentrale Produktion Lokal x Gas Multi- Energy-Grids Wärme Strom Energy Hubs 6,

7 Ganzheitliche, angewandte Forschung & Entwicklung Umfeld Geschäftsmodell Erweitertes Produkt Management & Automation Infrastruktur

8 Infrastuktur Elektrische Vernetzung Thermische Vernetzung?

9 Thermische Vernetzung heute morgen Solarenergie Erdwärme Hochtemperatur Netze uni-direktional Niedertemperatur Netze bi-direktional

10 Erweitertes Produkt - Synergien zwischen der elektrischen & thermischen Vernetzung Elektrische Vernetzung Energiespeicher Energiespeicher Wärmekraftkopplung (WKK) Wärmepumpen (WP) Kältemaschinen (KM) Hybrid Solarkollektor (PVT) Thermische Vernetzung

11 Ausblick: Regelenergie durch Wärmepumpen (Forschungsprojekt WarmWp)

12 Verwertung von Flexibilität Übertragungsnetz'. betreiberin. Handel. externe.inputs. TRL.Angebote. TRL.Auk-on. Akzep-ert.. j/n. TRL.Op-mierung. externe.inputs. TRL.Abruf. TRE.Preise. TRE.Op-mierung. TRL.Abruf. Monitoring. Post.Scheduling. Adjustments. Strommarkt. Energie'Contrac-ng. Lei;echnik. Betriebs' op-mierung.&. Steuerung.der. thermischen.lasten. Sollwerte. Leistung. Eigenschaf.. aggregierter. Speicher. TRL.Verteiler. Fahrpläne. EigenschaGen.aggregierter.Speicher. Fahrplan'. Op-mierung. Intraday' Op-mierung. Strom'. Beschaffung. day'ahead. intraday. D'2/'4. D'1. D. D+1. Zeitachse. 12, Karl Werlen, et al, BFE Projekt WARMup, Misurio 2013

13 Intraday-Strommarkt energyon, Sept Beispiel Deutschland: 2./3. Oktober ,

14 Die lokale Vernetzung erhöht die regionale Unabhängigkeit

15 Beispiele 15

16 Beispiel Areal Suurstoffi 16

17 17,

18 18,

19 Anergienetz mit Erdwärmespeicher 19,

20 Monitoring Anergienetz & Erdwärmespeicher 20,

21 Monitoring Anergienetz & Erdwärmespeicher 21,

22 Bündelung & Verwertung der Flexibilität Marktplattformen Lieferant/Bilanzgruppe Netzbetreiber/TSO Synergien zwischen Commodities Gas/Strom/CO2 Strukturierte Beschaffung Futures/Spot/OTC/etc. Intraday Märkte Ausgleichsenergie reduzieren Liefervertrag Tarifmodelle Ausschreibungen Systemdienst- Leistungen (SDL) Netzkosten vermeiden Fahrpläne SDL-Abrufe Intraday Flexibilität identifizieren ganzheitliches Modell erstellen optimale Angebotsgestaltung für die Verwertung von Flexibilität Abwicklung von Transaktionen BestBid Bundling Pooling SmartControl (MPC) Sollwerte Steuersignale Gebäude 1 BF2 Gebäude 2 BF2 Gebäude 3 BF2 Gebäude xy BF... 22,

23 Altbau aus den 30er/70er Jahre Gasheizung, Radiatoren

24 Transformation

25

26 Bilanzen Winterhalbjahr (Oktober-März) UCTE-Mix CH Verbr.-Mix Primärenergiebedarf [kwh] UCTE-Mix CH Verbr.-Mix THG-Emissionen [kg CO2_eq]

27 Neztbelaustung Netzbezug BZ & Solar Netzabgabe Netzbezug WP & Solar Netzabgabe Saldo Netzbezug Oktober - März 2 x (BZ&Solar) + (WP&Solar) + El.Speicher (4kWh) Oktober - März

28 Lokale, ganzheitliche Vernetzung ist für die Dezentralisierung der Energieversorgung entscheidend