Virtuelle Stromspeicher Nutzung von Flexibilitäts-Potenzialen dezentraler Energieanlagen

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1 smartenergyautomation Virtuelle Stromspeicher Nutzung von Flexibilitäts-Potenzialen dezentraler Energieanlagen Reutlingen, Dipl.-Ing. Heinz Hagenlocher Leitung Energy Automation Solutions AVAT Automation GmbH Tübingen Telefon Telefax

2 Überblick AVAT Automation GmbH, Tübingen Flexibilitätsoptionen Virtuelles Kraftwerk Virtueller Stromspeicher Konkretes Projektbeispiel Fazit Optimierter BHKW-Einsatz Virtuelle Kraftwerke Smart Grids Erzeugungs- und Lastmanagement Demand Response Power-to-Heat Hybrid-BHKW

3 AVAT Automation GmbH, Tübingen 80 MitarbeiterInnen (davon 60 Ing.) alles rund um dezentrale Energiesysteme 2 Geschäftsbereiche EAS Energy Automation Solutions Automation und Leittechnik individuelle & nachhaltige Komplettlösungen Expertise Versorgungstechnik und Energiewirtschaft Stadtwerke, Anlagenbauer ECS Engine Control Systems BHKW-Motormanagement-Systeme technologisch führend Expertise Gasmotoren und Verbrennungsprozess Serienausrüstung Motorenhersteller

4 Unsere Kunden Stadtwerke Stadtwerke, regionale Versorger Öffentliche Auftraggeber Fernwärmegesellschaft Baden-Württemberg mbh Industrie, Anlagenbau, Systemlieferanten Gasmotoren- Hersteller

5 Was hat AVAT mit virt. Kraftwerken zu tun? Experten für dezentrale Energiesysteme 27 Jahre / über 500 Mannjahre BHKW Know-How Kernkompetenz BHKW: vom Motormanagement über Heizkraftwerke und Wärmeversorgung bis zur Leittechnik Vertiefte Kenntnisse der Energiewirtschaft Virtuelles Kraftwerk schon lange unser Thema! 2001: Bündelung / Einsatzoptimierung von BHKWs 2010: Erzeugungs- und Lastmanagement-Konzepte 2013: Hybrid-BHKW / virtueller Stromspeicher Optimierter BHKW-Einsatz Virtuelle Kraftwerke Smart Grids Erzeugungs- und Lastmanagement Demand Side Management Power-to-Heat Hybrid-BHKW

6 Virtuelles Kraftwerk Neckar-Alb Netzwerkpartner: 6

7 7

8 Energiewende aber wie? Ziel: Ausbau und Integration der Erneuerbaren Energien (EE) Zunehmend fluktuierende EE-Einspeisung Stark schwankend im Tages-, Wochen- und Jahresverlauf Hohe Residuallast-Schwankungen im Netz Umbau unseres Energiesystems Flexibilitäten bei Erzeugung und Verbrauch netzdienliche, saisonale Energiespeicher Wichtig: Energie- und Kosteneffizienz

9 Flexibilitätsoptionen Erzeugung: hochflexible Kraftwerke, zb. KWK-Anlagen Speicher: sektoral, zb. Batteriespeicher oder sektorübergreifend, zb. Wärmespeicher Verbrauch: steuerbare Lasten, zb. Wärmepumpen Bündelung von Flexibilitäten = virtuelles Kraftwerk Verbund dezentraler, flexibler Anlagen (Pool) Erzeuger, Verbraucher und Speicher Sektorkopplung: Strom, Gas, Wärme, Zusatzerlöse durch Vermarktungsoptionen 9 Fotos: AVAT Hagenloche

10 2010: Pilotprojekt Virtuelles Kraftwerk Virtuelles Kraftwerk FairEnergie Reutlingen Steinbeis-Forschungszentrum Wärme- und Energietechnik, Stirling Maschinen smartenergyvpp Server EEG KWKG smartenergyvpp Controller Internet AIC Anlagen-Interface- Controller Einsatzoptimierung bereits installierter BHKWs im Verbund Einbezug der vorhandenen Infrastruktur Sicherstellung der lokalen Wärmeversorgung

11 5 Nahwärmezentralen, u.a. RT-Rommelsbach BHKW 50 kwel Gas-Spitzenlastkessel 1 x 400kW 1 x 200kW Virtuelles Kraftwerk FairEnergie Reutlingen Steinbeis-Forschungszentrum Wärme- und Energietechnik, Stirling Maschinen 11

12 smartenergyvpp Virtuelles Kraftwerk Erzeugungs- und Lastmanagement smartenergyvpp Server smartenergyvpp Controller Hybrid- Heizkraftwerk 12

13 Kombination der Flexibilitätsoptionen: Hybrid-Heizkraftwerk Flexible Erzeuger: BHKW Flexible Lasten: Wärmepumpe und E-Heizer Sektor-Kopplung: Strom-Wärme (Power-to-Heat) Speicher: Wärmespeicher und Gasnetz + Intelligentes Fahrplan-Management auf Basis von Wärmelastprognose und EE-Erzeugungsprognose = Optimierter Betrieb:energieeffizient, wirtschaftlich, netzdienlich (EE-Integration; Netzlastausgleich) 13

14 Optimierung Erzeugungs-, Last- und Speichermanagement Berechnung optimaler Aggregate-Betriebszeiten (Anlagen-Fahrpläne) abhängig von: Wetterprognose Wärmebedarfsprognose Börsenpreis-Prognose Strom + Gas Speicherladezustand Anlagenverfügbarkeit Wärme-Gestehungskosten Fotos: AVAT Hagenlocher 14

15 Erzeugungs- und Lastmanagement Wärmeerzeugung mit börsenpreis-geführtem Hybrid HKW Strom- Grenzpreis Börsen- Preis Grafik: Südwestdeutsche Stromhandels GmbH Strom-Börsenpreis hoch Stromerzeugung (BHKW) Strom-Börsenpreise niedrig Stromverbrauch (Wärmepumpe) Foto: AVAT Hagenlocher

16 Virtueller Stromspeicher Hybride Wärme- Erzeugung im Vergleich zum konventionellen Gaskessel Primär- energie- Einsparung Markteffekt durch Börsenpreis- Differenz Konvent. Wärme-Erzeugung im Vergleich zu Hybrid-BHKW / virtueller Stromspeicher Grafik: AVAT Hagenlocher

17 Vorteile Effiziente zeitversetzte Nutzung von EE-Überschuss-Strom, gleichzeitig Primärenergie- und CO 2 -Einsparung durch Substitution fossil erzeugter Wärme Ausgleich saisonaler Schwankungen von EE-Erzeugung bzw. Wärmebedarf durch Nutzung der Speicherkapazität des Gasnetzes als virtuellen Stromspeicher Netzdienliche Nutzung des Börsenpreis-Spreads: Strom-Einspeisung in Zeiten geringer EE-Erzeugung Strom-Entnahme in Zeiten von EE-Überangebot Hohe Flexibilität bzgl. Wärme- und Stromerzeugung bzw. Verbrauch: Zeiten und Mengen können dem aktuellen Bedarf angepasst werden Vermarktungsoptionen verfügbare Technik: einfach, bewährt und preisgünstig Beispielfotos

18 Hybrid-Heizkraftwerk Virtueller saisonaler Stromspeicher Polizei-Hochschule Biberach Hybride Wärmeerzeugung durch flexibel steuerbare Kombination von BHKWs und elektrischen Wärmeerzeugern EE-Überschuss-Strom substituiert Erdgas 2 BHKW je 405 kw el /680kW th 1 Elektro-Durchlauferhitzer 405 kw 1 Wärmepumpe 80 kw el / 350 kw th 1 Solarabsorber 400 m² 1 Spitzenlast-/Backup-Gaskessel 1.75 MW Hochtemperatur-Speicher 200 m 3 Niedertemperatur-Speicher 500 m 3 (frühere Heizöltanks) 18 Fotos: AVAT Hagenlocher

19 Solar-Absorber 400 m² NT-Speicher 500 m 3 Fotos: AVAT Hagenlocher HT-Speicher 2 x 100 m 3 Hybrid-Heizkraftwerk: Wärmepumpe + 2 BHKW-Aggregate Folie 19

20 20 BHKW-Aggregat 405 kw el /680kW th

21 Gaskessel 1750 kw Wärmepumpe 80 kw el / 350 kw th Elektr. Durchlauferhitzer 405 kw 21 Fotos: AVAT Hagenlocher

22 v.l.n.r.: Dr. Weng (SüdWestStrom, Moser v. Filseck (Stv.Polizeipräsident), Frey (V&B BW), Dr. Schmid (Minister für Wirtschaft und Finanzen BW), Lindenthal (Ltd. Baudirektor V&B BW) 22 smartenergyautomation Virtueller Stromspeicher Polizei-Hochschule Biberach - Einweihung am Foto: AVAT Hagenlocher

23 Fazit Energiewende = Strom + Wärme Sektor-übergreifende Konzepte für Erzeugung, Speicherung und Verbrauch Kraft-Wärme-Kopplung = Schlüsseltechnologie für EE-Integration und somit nachhaltiges Energiesystem Virtuelle Kraftwerke sind dabei wichtige Bausteine intelligentes Erzeugungs- und Lastmanagement energie- und kosteneffiziente Energiebalance Virtueller Stromspeicher = saisonale Speicherung von EE-Überschuss-Strom, Einsparung Primärenergie + CO 2 Aggregate sind bewährt, preiswert, verfügbar und nutzen vorhandene Infrastrukturen Der regulatorische Rahmen behindert noch den Ausbau! vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!

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