Innovation in der Energiespeicherung -Projekt Falkenhagen-

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1 Innovation in der Energiespeicherung -Projekt Falkenhagen- Energietour, , Wittstock/Dosse Dr. A. Zschocke E.ON Innovation Center Energy Storage

2 Inhalt Einführung in die Speichertechnologien Innovation im E.ON Konzern Projekt Falkenhagen 2

3 Bedarf an Flexibilität in der Stromversorgung nimmt zu Stromspeicher - + Wärmespeicher Power to Gas Erdgasspeicher Stromspeicher können (1) Netzengpässe minimieren (2) regenerativ erzeugte Energie bedarfsgerecht abgeben (3) zur Netzstabilität beitragen Anteil EE am Bruttostromverbrauch (Ziele der Bundesreg., Quelle BMU) 35% 50% 65% 80%

4 Innovation bei E.ON umfasst unterschiedliche Speichertechnologien Bewährte Technologien - Entwicklungspotenzial - Neue Technologien Verfügbarkeit, Spezifikation, Wirtschaftlichkeit, Akzeptanz, Dimension Batterien Kondensatoren Pumpspeicher Erdgas-/Wasserstoffspeicher Druckluftspeicher Wärme Schwungräder 4

5 Batterien Elektrochemische Speicher Wirkungsgrad: 80-95% Lebensdauer: wenige bis 20 Jahre Innovationspotential: Bauart, Leistung, Energiedichte, Lebensdauer, Einsatzgebiete 5

6 Beispiel: Projekt "Sol-Ion" Ziel Entwicklung eines häuslichen PV Backup Systems Lithium-Ionen Batterie 5 kw P / Energy 8.8 kwh an 20 Standorten Projektpartner: Voltwerk, Saft, Tenesol, E.ON Bayern, Fraunhofer IWES, RWTH Aachen Die Idee 6

7 Pumpspeicher Mechanische Speicherung Wirkungsgrad: ca. 85% Lebensdauer: langfristig Ausbaupotential: in Deutschland gering Innovationspotential: Altbergbau unter- und übertage 7

8 Druckluftspeicher Mechanische Speicherung Wirkungsgrad: ca. 50% (Ziel 60 bis 70%) Lebensdauer: langfristig Innovationspotential: CAES+, A-CAES 8

9 Beispiel: Druckluftspeicherkraftwerk (CAES) Huntorf heat nat. gas compression expansion m depth bar 9

10 Beispiel: Konzept Adiabater Druckluftspeicher (A-CAES) Huntorf compression expansion m depth bar 10

11 Thermische Speicher Wärmespeicher Unterschiedliche Ansätze mit unterschiedlichem Reifegrad. -Sorption (Metallhydride) -Thermochemisch -Feststoff -Phase Change Material (PCM) -Salze 11

12 Chemische Speicherung Power to Gas Umwandlung ( Speicherung ) von überschüssigem Windstromstrom in Wasserstoff über Elektrolyse von Wasser. Speicherung des regenerativen Gases in der Erdgasinfrastruktur Effizienter Energietransport durch Nutzung des Erdgasnetzes Bereitstellung von regenerativem Gas zum Heizen, für Mobilität oder wieder zur Stromerzeugung 12

13 Power to Gas mit Methanisierung Chemische Speicherung Erzeugung von Wasserstoff + Umwandlung in Erdgas Vorteile: Systemkompatibel Nachteile: höhere Energieverluste, CO 2 -Quelle erforderlich 13

14 Gasmarkt Der Erdgasmarkt hat in Deutschland eine Größe von ca TWh, davon werden ca. 200 TWh untertage zwischengespeichert. Emden Bunde Ellund Hamburg Schwerin Rost Zum Vergleich: Regenerative Stromerzeugung 2011: 122 Mrd. kwh (20% des Stromverbrauchs) Elten Vreden Werne Hannover L Herausforderungen bei Power to Gas Technologische Marktreife Aachen Essen Frankfurt/M. Einspeisebegrenzungen von Wasserstoff liegen je nach Netzregion bei 2% oder weniger. Restriktionen gibt es beispielsweise bei Erdgastankstellen und Untertage-Erdgasspeichern Medelsheim Freiburg Nürnberg München 14

15 Kennzahlen der E.ON Gas Storage Arbeitsgas in Mrd. m³ Deutschland und Österreich: E.ON Gas Storage GmbH Status 8,5 Projekte 1,3 Ungarn: E.ON Földgáz Storage Status 4,2 Projekte 0,0 UK: E.ON Gas Storage UK Status 0,2 Projekte 0,0 15

16 Energieinhalt im Vergleich Schiff, t Steinkohle, 540 GWh el Zeit, über die ein 800 MW Kraftwerk versorgt werden kann 35 d Erdgasspeicher: 260 GWh 17 d Wasserstoffspeicher: 84 GWh 5 d PSP Waldeck: total 4,3 GWh 6 h CAES Huntorf 0,9 GWh 1,4 h Annahmen: - für Wasserstoff- bzw. Erdgasspeicher kleines Kavernenvolumen von m 3 (=Huntorf), - Wirkungsgrad Erzeugung: 0,6 16

17 Transportleistung von 1 GW (1000 MW) im Vergleich entspricht der Leistung eines Großkraftwerks oder der Spitzenleistung von 200 Windrädern Überlandleitung Gasleitung (0,6 m Durchmesser) 17

18 Regenerative Einspeisung im 20 KV-Netz in Falkenhagen 60 Steigende Einspeiseüberschüsse extreme Leistungsspitzen starke Schwankung der Einspeisung MW Einspeisung Bezug Speicherung des überschüssigen Windstroms statt Windanlagen aus dem Wind zu drehen 18

19 Pilotanlage Power to Gas Falkenhagen Eckdaten Elektrische Leistung: 2 MW el Wasserstofferzeugung: 360 m³/h Einspeisung in das Erdgasnetz der ONTRAS Inbetriebnahme voraussichtlich Q3/2013 Projektleitung durch E.ON Gas Storage Pipelineanbindung Niederspannungsversorgung Automation Stromübergabe Ziele Demonstration der Prozesskette Optimierung des Betriebskonzepts (variierende Windenergie gegenüber variierender Einspeisung) Nutzung von Windstrom zur Erzeugung Erfahrungsgewinn bei: Technik, Kosten, Genehmigung Messtechnik Elektrolysen 19

20 Standort Falkenhagen Falkenhagen: Verbindung von hohem Windaufkommen, geeigneter Strom- und Gasinfrastrukur sowie der E.ON edis Betriebsstellen 4 km 20

21 Kontakt Dr. Andrei Zschocke E.ON Technology & Innovation Head of R&D Underground Storage Technologies E.ON Gas Storage GmbH Norbertstraße Essen 21