Energiespeicherung als Teil des Lastmanagements - eine zwingende Voraussetzung für die Integration großer Windkraftleistungen?

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1 Energiespeicherung als Teil des Lastmanagements - eine zwingende Voraussetzung für die Integration großer Windkraftleistungen? Stand des Wissens und Perspektiven Prof. Dr. Jürgen Schmid Dr.-Ing. Martin Hoppe-Kilpper Institut für Solare Energieversorgungstechnik Verein an der Universität Kassel e. V. Dipl.-Ing. Aleksandra Saša Bukvić-Schäfer Fachgebiet Rationelle Energiewandlung Universität Kassel Entwicklung der Windenergie Energieversorgungsstrukturen im Wandel Demand Side Management Speichermöglichkeiten und Umsetzung Europäische Forschungsaktivitäten

2 Institut für Solare Energieversorgungstechnik e.v. Systemtechnik für die Nutzung Erneuerbarer Energien und die Dezentrale Energieversorgung Anwendungsnahe Forschung und Entwicklung Windenergie Photovoltaik Biomassenutzung Energiewandlung und Speicher Hybridsysteme Energiewirtschaft Information und Weiterbildung Vorstand: Personal: Jahreshaushalt: Informationen: Prof. Dr.-Ing. Jürgen Schmid Dr. rer. nat. Oliver Führer ca. 72 Mitarbeiter/innen rund 8 Mio. Euro

3 Windenergie MW World Europe Germany German wind energy production GWh

4 Speicher Batterie Schwungradspeicher Redox-Flow-Batterie

5 Photovoltaik Szenario für Deutschland

6 Energieversorgungsstrukturen im Wandel Zusätzlich dezentrale Einspeisung Kohle Kernkraft Wasser Bedarfsdeckung durch Handel Leistungsreserven werden durch Handel reduziert bzw. eliminiert Last- und Kostenoptimierung durch Dialog Zeitvariable Tarife Windpark Bidirektionale Kommunikation und großer Informationsfluss erforderlich PV BZ Wind PV BZ KWK

7 Power-Quality- und Netzmanagement Prognosesystem für die Leistung aus Windenergieanlagen Stufe 1: Online-Modell rechnet aus wenigen gemessenen Windparks die aktuelle Leistung aller Anlagen hoch Stufe 2: Prognose-Modell berechnet aus aktueller Leistung und Wettervorhersage die zu erwartende Windleistung Genauigkeit im statistischen Mittel über 90 % bei 48-Stunden-Prognose über 95 % bei 3-Stunden-Prognose Einsatz: E.ON-Netz Vattenfall Europe Transmission RWE-Net

8 Windenergie in der elektrischen Energieversorgung Power performance of 5,400 turbines (one month) Wind Generation [MW] Days

9 Windenergie in der elektrischen Energieversorgung Power performance of a single turbine (one day) Megawatts :00 2:00 4:00 6:00 8:00 10:00 12:00 14:00 16:00 18:00 20:00 22:00 0:00

10 Windenergie in der elektrischen Energieversorgung Tag mit hohem Windanteil (Beispiel Vattenfall Europe) Abgabe aus dem Übertragungsnetz EEG-Einspeisung Gebietslast Leistung [MW] : :00 00: :00 00: :00 00: :00

11 Short-term prediction of wind power generation Wind power generation into E.ON Netz control zone observed and 24 hour forecast Online Forecast 3000 Power [MW] Time

12 Windenergie in der elektrischen Energieversorgung Typischer Wochengang der Netzlast mit Windeinspeisung load w/o wind load incl. wind Power [MW] Hours

13 Windenergie in der elektrischen Energieversorgung Typischer Wochengang der Netzlast und Prognosefehler energy lack konv. power Power [MW] Hours

14 Gleichgewicht

15 Demand Side Management Lastreduzierung P Lastverlagerung P t t Lastabschaltung P Lastanhebung P t t

16 Umsetzung des Lastmanagements 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 0:00 1:00 2:00 3:00 4:00 5:00 6:00 7:00 8:00 9:00 10:00 11:00 12:00 13:00 14:00 15:00 16:00 17:00 18:00 19:00 20:00 21:00 22:00 23:00 Zeit kw :00 1:00 2:00 3:00 4:00 5:00 6:00 7:00 8:00 9:00 10:00 11:00 12:00 13:00 14:00 15:00 16:00 17:00 18:00 19:00 20:00 21:00 22:00 23:00 /MWh

17 Intelligentes Lastmanagement Wettervorhersage Gebäudedaten Status des Speichers Gebäude Vorhersage der Raumtemperatur Preisinformation Fahrweise der Anlage

18 Security of Supply Prof. Dr. J. Schmid How does the APX DAM work? Price determination on spot market Price Demand clearing price Supply Am sterdam Power Exchange Hourly day-ahead bids Physical delivery Central counterpart Hourly equilibrium price (Euro/MWh) Hourly volumes / prices are published traded volume Quantity Spot market: two-sided bidding auction as in most countries Maturing Electricity Market 14 Source: P. Boonekamp

19 Lebensmittelhandel Kühlung 48% Bürogeräte 11% Beleuchtung 26% Kraft 6% elektr. Kleingeräte 9%

20 Security of Supply Source: Rob Pratt

21 Security of Supply Source: Rob Pratt

22 Distributed Generation with high Penetration of Renewable Energy Sources Verteilte Energieerzeugung mit einem hohen Anteil erneuerbarer Energiequellen 37 Partner aus 11 europäischen Ländern: Energieversorgungsunternehmen Industrie und Ingenieurbüros Econnect ICSTM Uni Strathclyde Uni Duisburg ECN ISET UMIST Uni Lodz APX SMA GhK KU Leuven The MeT Office FhG ISE MVV Energie Cogen EMD DuTrain Armines Kirsch Alstom T&D SWK Arsenal Verbundplan CENERG Vergnet Uni Genova EDF CESI Forschungszentren und Universitäten Iberdrola Redes EHN Labein Iberdrola Generation ICCS / NTUA CRES

23 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!