Dezentrale Speicherung von Solarstrom

Transkript

1 Sonne bewegt Peter Lustenberger, Leiter Produktion CKW Forderung: Stabiles Stromnetz Produktion und Verbrauch im Gleichgewicht Netz muss lokale Überschüsse abtransportieren können Überall und jederzeit sekundenscharf! Seite 2 1

2 Herausforderung: Unregelmässige Produktion Wochenprofil Winter Solar MW Jan Verbrauch CKW Gebiet exkl. Grosskunden Jan potentielle Leistung Solaranlagen 50 - Montag Dienstag Mittwoch Donnerstag Freitag Samstag Sonntag Verbrauchs- und Produktionsdaten pro 15 Minuten während der Woche vom Januar 2011 Quelle Solarleistung: Basierend aus PV-Anlage Süd-Deutschland ( prozentual hochgerechnet (100%=520 MW entspricht dem 5%-Anteil der CKW am Bundesziel 2050) Quelle Verbrauch: Echtdaten CKW 2011 Seite 3 Herausforderung: Unregelmässige Produktion Wochenprofil Sommer Solar Juli Verbrauch CKW Gebiet exkl. Grosskunden Juli potentielle Leistung Solaranlagen MW Montag Dienstag Mittwoch Donnerstag Freitag Samstag Sonntag Verbrauchs- und Produktionsdaten pro 15 Minuten während der Woche vom Juli 2011 Quelle Solarleistung: Quelle Verbrauch: Basierend aus PV-Anlage Süd-Deutschland ( prozentual hochgerechnet (100%=520 MW entspricht dem 5%-Anteil der CKW am Bundesziel 2050) Echtdaten CKW Seite 4 2

3 Handlungsoptionen Nicht bauen Bei Überschuss abstellen Überschuss speichern Lasten zuschalten Seite 5 Pumpspeicherkraftwerke Vorteile: guter Wirkungsgrad 80% sehr grosse Leistungen lange Lebensdauer Kosten/Leistung günstig Nachteil Zentral: Standortanforderungen Netzbelastung grosse Investitionen Dezentrale 6 Speicherung von Solarstrom 6 3

4 Luftdruckspeicher Motor Kompressoren Erzeugen Druckluft Druckluftspeicher Luftdruck- Turbinen Generator Vorteile: grosse Leistungen lange Lebensdauer flexible Standortwahl Nachteil: Energieverlust 40% Zentral: Netzbelastung grosse Investitionen Dezentrale 7 Speicherung von Solarstrom 7 Energiespeicherung mit Wasserstoff Elektrolyse Input: Elektrische Energie Wasser (H 2 O) Output: Sauerstoff (O 2 ) Wärme Wasserstoff (H 2 ) Seite 8 4

5 Energiespeicherung mit Wasserstoff 70% Energieverlust Vorteile: Hochenergetischer Brennstoff Langzeitspeicher Nachteil: Energieverlust 70% Baugrösse grosse Investitionen Gesamtwirkungsgrad 30% Seite 9 Batterien Typen Blei-Akkus Metallhydrid Lithium-Ionen Fluss-Batterien (NaS) Vorteile: einfach, flexibel dezentral einsetzbar guter Wirkungsgrad 80% Betrieb/Wartung einfach Nachteil: Kosten Dauerhaftigkeit/Ladezyklen Regelung Baugrösse Seite 10 5

6 Wirkungsgrade verschiedener Stromspeicher Dezentrale Speicherung: Batterien bis auf weiteres einzige Wahl Wirkungsgrad % Seite 11 Stromgestehungskosten verschiedener Stromspeicher Batterien heute noch nicht wirtschaftlich Cts/kWh Rp/kWh! Seite 12 6

7 Zwischenfazit Stand heute 1. Erfolg von PV und anderen stochastischen Einspeisern hängt stark von der künftigen Verfügbarkeit von kostengünstigen Speichern ab. 2. Pumpspeicher sind heute günstigster zentraler Speicher. Wirtschaftlich für tageszeitlichen Lastausgleich, aber bedingt geeignet für Speicherung von PV. Sie sind nur wirtschaftlich bei täglichem Einsatz über das ganze Jahr. 3. Batterien sind heute günstigster dezentraler Speicher. Die Kosten für einen wirtschaftlichen Einsatz sind aber immer noch deutlich zu hoch. 4. Forschung und Entwicklung von Speichersystemen läuft weltweit in grossem Stil. Es dürfen aber keine Quantensprünge erwartet werden. Der Fortschritt kommt in kleinen Schritten. Sollen wir heute etwas tun? Wenn ja, was? Seite 13 CKW Pilotprojekt «PV-Integration mit dezentralen Stromspeichern» Pilotprojekt Dezentrale Stromspeicher für Solarstrom Seite 14 7

8 Projekt «Solarspeicher» PV Integration mit dezentralen Stromspeichern Batteriespeicher mit zwei Anwendungen: Primäre Anwendung: Alternative zur Netzverstärkung Sekundäre Anwendung: Beitrag zur Netzstabilität durch Erzeugen von Regelleistung und Regelenergie (SDL) Mit drei Pilotanlagen prüfen wir die Wirtschaftlichkeit im Vergleich zur Netzverstärkung. Seite 15 Netzanschluss als Dienstleistung PV-Integration ohne neue Leitungen und Transformatoren Seite 16 8

9 Primäre Anwendung Auswahl attraktiver Standorte Überprüfung der PV-Leistung und Länge zwischen Hausanschlusskasten (HAK) und Trafostation (TS) anhand des nachstehenden Diagramms (Auswahl potentiell attraktiver Standorte) Berechnung der Kosten einer klassischen Netzverstärkung und Vergleich mit denjenigen einer Speicherlösung Priorisierung und Entscheidung Seite 17 Sekundäre Anwendung Mit virtuellem Kraftwerk Regelenergie (SDL) anbieten Prosumer Prosumer Zentrales Steuerungssystem Produktion / Last Lokale Intelligenz Prosumer Stromspeicher Seite 18 9

10 Zielsetzung Kurzzeitige Leistungsspitze lokal speichern Lösung: Speicherung der Spitzenenergie beim Erzeuger Seite 19 Realisierung Batterie- und Steuerschrank (Anlage Meggen) Pilotprojekt Dezentrale Stromspeicher für Solarstrom Seite 20 10

11 Realisierung Geplante Anlagen mit Container (Aussenaufstellung) Sigigen 80 kw / 256 kwh Aesch 26 kw / 148 kwh Seite 21 Meilensteine Q1 Q2 Q3 Q4 Q1 Q2 Q3 Q4 Q1 Q2 Q3 Q4 Q1 Q2 Q3 Q4 Q1 Q2 Q3 Q4 Hauptprojekt Gate 2 Gate 3 GL-Entscheid go/ 1 GL-Entscheid go/ no go Hauptprojekt 8 no go Realisierung PA-Entscheid Beschaffung 4 Pilotanlagen 2 & Realisierung / (Rollout Pilot) Beschaffung Akquise Betrieb Anlage 1 Anlagen 2 & 3 Betrieb Anlagen 1-3 Research Steuerungssystem Optimierungssrechnung & Potential Aktive Vermarktung von SDL Business Case Beschaffung / öffen. Ausschreibung GL-Entscheid 8 Einsatz System Zuschlag & Vertrag Vermarktung SDL Akquise Schlussbericht GL Entscheid go/ no go Umsetzung Beschaffung Inbetriebnahme & Betrieb Pilotanlage 4 (bis ca. 33) Rollout Geschäftsmodell & Business Plan Seite 22 11

12 Weitere Option: Nutzung der bestehenden Infrastruktur Einsatz von Boilern als mögliche Zwischenspeicher Boiler im Kanton Luzern könnten Pufferfunktion für Leistungsspitzen übernehmen (200 MW) Entspricht kurzfristiger Speichermöglichkeit von über ¼ der gesamten in der Schweiz installierten PV-Leistung (730 MW) Heute: Boiler werden mittels Rundsteuer- Kommando in der Nacht aufgeheizt Alternative: Steuersysteme für flexiblen Einsatz bei Tagesspitzen werden geprüft Seite 23 Zukünftige Herausforderungen Dezentrale Erzeugung Chancen: Durch PV-Anlagen werden im Sommer die Mittagsspitzen geglättet Durch Steuerung des Wechselrichters (Quadranten) kann die Netzqualität (Spannungshaltung) positiv beeinflusst werden Neue Geschäftsfelder (Speichermanagement, usw.) Risiken: Rechtzeitiger Netzausbau wird durch komplexe Bewilligungsverfahren erschwert/gebremst «Netzintelligenz» und Speicher sind störanfällig und weisen kürzere Lebensdauer als das Netz auf Aufwand für Versorgungssicherheit und Qualität steigt Seite 24 12

13 Vielen Dank für die Aufmerksamkeit Seite 25 13