Die Stadt als Speicher

Transkript

1 Die Stadt als Speicher Vortrag im Rahmen der Hertener Klimatage am Prof. Dr.-Ing. Christian Rehtanz, Technische Universität Dortmund

2 Energiesystem Dietz an der Lahn - gestern - (dez. Wasserkraft + Batteriespeicher) Folie 2 Prof. Dr.-Ing. Christian Rehtanz Dortmund,

3 Stromnetze Energiesystem - heute - > 450 Mio Einwohner GW Leistung 2300 TWh Energie/a entspricht 3000 x 24 / 7 inkl. live updates Quelle: UCTE Folie 3 Prof. Dr.-Ing. Christian Rehtanz Dortmund,

4 Divergenz zwischen ländlichen Räumen mit dezentr. Erzeugung und urbanen Räumen mit zunehmend flexiblen Verbrauchern Steigender Bedarf an Flexibilität im Stromnetz Vermehrter Einsatz flexibler Verbraucher Sinkende Kommunikations -kosten Bedarf an neuen Geschäftsmodellen für regionale Versorger Vereinfachter Marktzugang Zunehmende Bedeutung des Verteilnetzes Folie 4

5 Regionalisierung des Windenergie-Zubaus in NRW bis 2025 (NRW Leitszenario, 9392 MW Copyright Kartengrundlage: Lutum+Tappert Quelle: TU Dortmund Leistungsdichte [kw / km²] unter 50,00 50,00 bis unter 150,00 150,00 bis unter 250,00 250,00 bis unter 350,00 350,00 bis unter 450,00 450,00 bis unter 550,00 550,00 und mehr Folie 5 5

6 Das Projekt die Stadt als Speicher Wissenschaft: Wissenschaft: technische universität technische universität dortmund dortmund Umsetzung: Umsetzung: Demonstration: Demonstration: Demonstration: Bottrop Bottrop Herten KWK - Ruhrgebiet - - Ruhrgebiet - Wunsiedel Virtueller Bottrop: Innovation Bottrop: City Innovation Ruhr Preisträger City Ruhr PreisträgerEnergiespeicher Herten/Gelsenkirchen: Herten/Gelsenkirchen: Innovation City Innovation Ruhr Finalist City Ruhr Finalist Duisburg Duisburg PV Folie 6 6

7 Ziele des Projektes Bündelung unterschiedlicher Flexibilitätspotentiale urbaner Regionen zum virtuellen Energiespeicher Batteriespeicher Untersuchung der Potentiale virtueller Speicher unter realen Bedingungen Evaluation unterschiedlicher Betriebs- und Kommunikationsstrategien Entwicklung von Strategien zur Vermeidung zusätzlicher Netzbelastungen durch virtuelle Energiespeicher Entwicklung von Geschäftsmodellen für den Betrieb virtueller Speicher Wärmepumpen SDL PV BHKW ~ ~ ~ Energiemärkte Stromnetz Folie 7

8 Koordinationskonzept des hybriden Energiespeichers Folie 8

9 Anlagen und Zielfunktionen Betrachtete Anlagentypen Nahwärme-BHKW Mikro-BHKW Wärmepumpen Elektrospeicherheizungen Zentraler Batteriespeicher PV-Batteriespeicher Power-to-Gas Vermarktungswege Maximierung des lokalen Eigenverbrauchs Spot- und Intraday-Märkte Bewirtschaftung des Differenzbilanzkreises (Mehr-/Mindermengen) Bereitstellung von Ausgleichsenergie/Regelleistung Reduzierung von Lastspitzen (Jahreshöchstlast, Gleichzeitigkeitsgrad) Folie 9

10 Optimierung Markt 1-h-Mengen ¼-h-Mengen ¼-h-Mengen Einsatzplanung und Vermarktung, Beispiel Strombörse Day-Ahead 12:00 15:00 Intraday Preisprognose 1h - DA-Markt Vermarktung Vermarktung Vermarktung Preisprognose ¼-h-DA-Markt Preisprognose ¼-h-DA-Markt Optimierung für 1-h-Markt und ¼-h-Markt Optimierung für 1-h-Markt und ¼-h-Markt Optimierung Event-basiert oder ¼-h-Zyklus Anlagen Prognosen Speicherstände, Anlagen- Status PV-Einspeisung Wetter, Wärmebedarf Netzrandbed. Anlagenfahrplan Wetter, Wärmebedarf (aktualisiert) PV-Einspeisung (aktualisiert) Netzrandbed. Anlagenfahrplan Wetter, Wärmebedarf (aktualisiert) PV-Einspeisung (aktualisiert) Netzrandbed. Anlagenfahrplan Speicherstände Folie 10

11 Einsatzbeispiel Spot-Markt Folie 11

12 Netzrandbedingungen Diskriminierungsfreie Berücksichtigung der Netzrandbedingungen für den Speicherbetrieb Abbildung und Analyse der Netztopologie Prognose der Netzbelastung ohne Einsatz des virtuellen Speichers Bestimmung der für virtuelle Speicher verfügbaren Netzkapazität Formulierung von Restriktionen für die Anlagenoptimierung Anlagen- Betreiber 1 Anlagen- Betreiber n Folie 12

13 Day-Ahead- Fahrplan IKT-Infrastruktur Fahrplanmanager Mess- und Zählwerterfassung dezentrales Aggregationskonzept DC DC Lokaler Einsatzplaner Demonstrationsanlage Schnittstellenadapter (SPS) Zentraler Server Prognoseerstellung & Zentrale Einsatzopt. Gebotserstellung & Netzberechnung zentrales Aggregationskonzept Zähl- und Messdatenverwaltung Visualisierung Demonstrationsanlage Schnittstellenadapter (SPS) Mess- und Zählwerterfassung Folie 13

14 Anlagenauswahl Herten AS I AS II AS III AS IV BHKW Copa Ca Backum 2. BHKW Hallenbad Westerholt 3. BHKW Goethe-Gärten 4. BHKW Sonne+ 5. Wärmepumpe Wessing 6. Wärmepumpe Gockeln 7. PV Knappenhalle 8. ESH Bugzel 9. Batteriespeicher H2Herten 10. Wärmepumpe Spiekermann jr Folie 14

15 Stand des Projektes MS 1 MS Modellversuch Konzeptionierung Hardware- Umsetzung Aufbau Demonstration Evaluation Potentialstudie Modellentwicklung Geschäftsmodelle Potentialstudie der involv. Anlagen Marktkonforme Ausgestaltung Potentialstudie der gesamten Modellregionen Wechselwirkung mit dem Verteilnetz Produktdefinition und Vermarktungswege Zukünftige Entwicklung Zukünftige Entwicklung Validierung Validierung Folie 15

16 VIELEN DANK FÜR IHRE AUFMERKSAMKEIT! Prof. Dr.-Ing. Christian Rehtanz Recklinghausen,