Das Hybridkraftwerk Prenzlau. Aktueller Stand

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1 Das Hybridkraftwerk Prenzlau Aktueller Stand Dresden, D

2 Grundsteinlegung

3 Inbetriebnahme

4 Übersicht 1. Motivation 1. Grundkonzeption Hybridkraftwerk 2. Elektrolyse Kernkomponente des Hybridkraftwerks 3. Forschungs- und Entwicklungsschwerpunkte 4

5 ENERTRAG AG über 760 MW bzw. 460 Anlagen am Netz 560 km Hoch- & Mittelspannungsnetz Stromproduktion 1,3 TWh pro Jahr Service für über 1000 Windkraftanlagen Seit 1998 über 1 Mrd. investiert Seit 1998 über 200 Mio. Eigenkapital ca. 250 Millionen Euro Jahresumsatz 430 Mitarbeiter 150 davon im Service 16 Ausbildungsplätze Sofia Kavarna 5

6 Motivation Problem 1: Installierte Leistung und erzeugte Energie von WKA je nach Standort sind Onshore ca Vollaststunden realisierbar Offshore: bis zu Vollaststunden Problem 2: Prognoseunsicherheit und Einfluss auf die Stabilität des Gesamtsystems die Führung elektrischer Energienetze erfordert die genaue Kenntnis zwischen Lasten und Erzeugung Prognoseunsicherheit für 15min Werte nicht besser als 10% (68% aller Prognosewerte Quellen: DES, Lehrstuhl Dezentrale Energiesystem und Speichertechnik 6

7 Speicheranforderungen 7

8 ENERTRAG-Hybridkraftwerk Grundkonzeption Hybridkraftwerk

9 Funktionsprinzip Hybridkraftwerk

10 Komponenten Hybridkraftwerk Windkraftanlagen (ENERCON E82) 3x je 2 MW Nennleistung Jahresenergieertrag ca MWh/a Elektrolyseur installierte Leistung: 600kW Gasproduktion: 120 Nm³/h Wasserstoff, 60 Nm³/h Sauerstoff Gasreinheit Wasserstoff: 99,997% Ausgangsdruck: atmosphärisch (ca mbar) Ausgangsdruck Kompression: 43 bar (a) Stationärer Gasspeicher: 3 Stück Druckbehälter Gesamtfassungsvermögen von kg Wasserstoff bei 43 bar(a) Block-Heiz-Kraft-Werk (BHKW) Mischgas aus min. 30% Biogas + max. 70% Wasserstoff voll inselnetzfähig Leistung (el): max. jeweils 366kW (je nach Gasgemisch) / 732 kw gesamt Leistung (th): max. jeweils 409kW /818 kw gesamt

11 Räumliche Verteilung Hybridkraftwerk 1. Windenergieanlagen 2. Kraftwerkswarte 3. Komponentenhalle, (Elektrolyseur, H2-Tank, Fermenter, Mischgas-BHKW-1) 4. Mischgas-BHKW

12 Übersichtslageplan Hybridkraftwerk 12

13 ENERTRAG-Hybridkraftwerk Elektrolyse Kernkomponente des Hybridkraftwerks

14 Design Elektrolyseur Zellenrahmen mit Membran Dichtung Vorelektrode (Kathode) Design-Merkmale Alkalisches Elektrolyseverfahren elektr. Reihenschaltung der Zellen Zellenspannung entspricht Summe der Zellenanzahl hydraulisch parallel Dichtung Vorelektrode (Anode) Bipolarblech Vorelektrode (Kathode) 14

15 Anlagendesign Elektrolyse-Anlage Rohwasser Prozesswasser Kühlanlage/ Heizsystem O2-Nutzung/ Atmosphäre O 2 EE- Netz 20kV AC DC Gaswäscher H 2 Gleichrichter Elektrolyseur Puffertank Reinigungs-und Trocknungsanlage ND-Kompressor H2- Nutzung Speichertank HD-Kompressor

16 Wasserstoffkosten [ /kg] Was kostet Wasserstoff? 10,00 Wasserstoffkosten in Abhängigkeit des EEG-Preises für Windenergie (3t Tagesproduktion, Verzinsung: 12%, kein externer Strombezug) 9,00 8,00 aktueller Preis für H2 A - nach Elektrolyse [ /kg] 7,00 6,00 5,00 4,00 B - nach ND-Speicher [ /kg] C - inkl. HD-Kompression [ /kg] D - inkl. Transport [ /kg] 3,00 0,04 0,05 0,06 0,07 0,08 0,09 0,10 0,11 0,12 0,13 EEG-Preis Windenergie [ /kwh] 16

17 ENERTRAG-Hybridkraftwerk Entwicklungsziele Zusammenfassung

18 Energiekonzept 2050 Kombination für eine auf Strom- und Gasbedarf abgestimmte Energieerzeugung Strom - Übertragungsnetz Virtuelles Kraftwerk plus Speicher Stromspeicher Fahrplan Gasturbine, GuD, BHKW Biogas Wind, Solar Wärme Methan Wasserstoff Erdgasnetz - Erdgasspeicher Kraftstoff, Wasserstoff etc. - Versorgungssicherheit für Mobilität 18

19 Technologiestatus und Entwicklungsaufgaben Ausgangsbasis 1. Stand der Technik: Windkraftanlagen, PV-Anlagen, Biogasanlagen, Elektrolyseanlagen 2. Wirtschaftlichkeit: WKA, PV-Anlagen, Biogasanlagen und Elektrolyseanlagen (im Nischenbereich) Herausforderungen 1. Bedarfsgerechte Steuerung aller Systemkomponenten 1. Systemintegration 2. Steuerungsstrategien 2. Verbesserung und Optimierung der Systemkomponenten 1. Elektrolyse:» Erhöhung Effizienz (derzeit bei 79%, bezogen auf HHV H 2 )» Verbesserung Preis/Leistungsverhältnis» Erweiterung Betriebsbandbreite <5% bis 100%» Anpassung an WKA-Erfordernisse: DC-DC-Kopplung 2. Saisonaler Speicher» Verbesserung Preis/Leistungsverhältnis» Alternative Speicher: Kavernen, Erdgasnetz 3. Windkraftanlagen und andere Regenerative Energiequellen» Verbesserung der Steuerung im Verbund» Erhöhung der Jahresauslastung 4. Rückverstromung (BHKW, Gasturbinen, Brennstoffzellen)» Dynamik, Wirkungsgrad 3. Anpassung und Erschließung von Anwendungsgebieten 19

20 Kontakt ENERTRAG Gut Dauerthal Dauerthal Fon: +49 (0) Fax: +49 (0)

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