Smart Grid, Smart Metering: Intelligente Informationssysteme zur Entwicklung von Energiedienstleistungen in Kommunen

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1 Smart Grid, Smart Metering: Intelligente Informationssysteme zur Entwicklung von Energiedienstleistungen in Kommunen SHGT 4.Okt.2010 Prof. Dr. Eberhard Hoffmann-Berling H-B/

2 Ein bisschen Physik (Lektion 1) Strom hat ein entscheidenden Nachteil gegenüber anderen Energieträgern.. H-B/

3 Strom ist in großem Maße nicht speicherbar!! Strom muss deshalb zum gleichen Zeitpunkt erzeugt werden wie er verbraucht wird kw kw 1 Tag 1 Tag H-B/

4 Strom ist in großem Maße nicht speicherbar!! Strom muss deshalb zum gleichen Zeitpunkt erzeugt werden wie er verbraucht wird kw kw 1 Tag Windstrom 1 Tag H-B/

5 Im Spannungsfeld.. Wettbewerb Versorgungssicherheit Umweltschutz..entstehen die Treiber für die Energiewirtschaft! H-B/

6 Treiber: Ausbau regenerativer Energien Energiekonzept 2010 S-H: Bis 2020 sollen alle Windkraftanlagen einmal einem Repowering* unterzogen worden sein! *Repowering: Halbierung der Anlagenzahl (aktuell ca. 2500) Verdoppelung der Leistung (aktuell ca. 2500MW) Verdreifachung des Ertrags H-B/

7 Forderung des Gesetzgebers: Netz ausbauen Energieleitungsausbaugesetz (EnLAG) Ziel Beschleunigung des Ausbaus der Übertragungsnetze H-B/

8 Absehbare Folgen: Vision Windkraftausbau 2020ff Kraftwerke Kraftwerke im Stand By bei großer Windeinspeisung H-B/

9 Treiber: Sinkende Kraftwerkskapazitäten Gesicherte Leistung [MW] Entwicklung der verfügbaren gesicherten Leistung im Szenario Konstante Stromnachfrage Sterbelinie bestehender Kraftwerke MW= 15GW in Noch benötigte gesicherte Leistung Gesicherte Leistung durch zusätzliche erwarteten KWK- Ausbau Gesicherte Leistung durch regenerative Energien (inkl. Biomasse-KWK, ohne Wasserkraft) Gesicherte Leistung durch geplante Kraftwerke Kategorie B (inkl. KWK) Gesicherte Leistung durch Kraftwerke Kategorie A (inkl. KWK) Gesicherte Leistung bestehende thermischer Kraftwerke ( >20 MW, inkl. Wasserkraft und Pumpspeicher und inkl. KWK) Stromnachfrage Quelle: DENA Voraussetzung: alle aktuell geplanten Kohlekraftwerke werden gebaut! H-B/

10 15 GW entsprechen z.b.: 15 Kohlekraftwerke (Größe Datteln Neubau) oder 45 Kohlekraftwerke (Größe Kiel) oder 1 Mio ZuHause-Minigaskraftwerke oder Theoretisch: MW-Großwindkraftanlagen - 126m Rotordurchmesser; 3300Bh H-B/

11 Entwicklung der verfügbaren gesicherten Leistung Konstante Stromnachfrage & Laufzeitverlängerung Noch benötigte gesicherte Leistung Stromnachfrage Gesicherte Leistung [MW] Gesicherte Leistung durch zusätzliche erwarteten KWK-Ausbau Gesicherte Leistung durch regenerative Energien (inkl. Biomasse-KWK, ohne Wasserkraft) Gesicherte Leistung durch geplante Kraftwerke Kategorie B (inkl. KWK) Gesicherte Leistung durch Kraftwerke Kategorie A (inkl. KWK) Quelle: DENA Gesicherte Leistung bestehende thermischer Kraftwerke ( >20 MW, inkl. Wasserkraft und Pumpspeicher und inkl. KWK) Annahme: alle aktuell geplanten Kohlekraftwerke werden gebaut! H-B/

12 Treiber: Integration regenerativer Energien % H-B/

13 Forderung des Gesetzgebers: 21b und 40 Energiewirtschaftsgesetz; Novellierung Schaffung von Preis-Anreizen zur Stromnutzung in Zeiten großen Angebots + Schaffung von Anreizen zum Einsparen von Energie = Einbau von intelligenten Stromzählern mit der zusätzlichen Möglichkeit der monatsscharfen Abrechnung H-B/

14 Smart Meter intelligente Zähler, die technisch mit allen gängigen Abrechnungsprogrammen kommunizieren und auch Gas- und Wasserzähler integrieren können H-B/

15 SmartMeter bieten neben den gesetzlich verordneten - entscheidend neue Funktionen,. 2-Wege-Kommunikation Schnittstelle für In-home-Kommunikation Lastbegrenzung.. E.ON hat bei seinen Kunden bereits 1,5 Mio. Smart Meters installiert H-B/

16 Smart Metering ist der fehlende Mosaikstein zur Gestaltung Intelligenter Netze : Smart Grids Energieverbrauch H-B/

17 SmartGrid Verschmelzung von Energie- mit Kommunikationsnetzen Digitalstrom Smart Grid H-B/

18 Paradigmenwechsel der Stromversorgung verbrauchsorientierte Erzeugung (bisher) erzeugungsorientierter Verbrauch (neu) Intelligente Stromerzeugung Intelligente Stromnetze Intelligenter Verbrauch Intelligente Speicherung H-B/

19 Ökologisches Beispiel Windkraftanlagen Steuerung: Bei starkem Wind bekommen Kunden Nachricht (Pager, SMS) oder es wird sogar der automatische Zugriff erlaubt Finanzieller Anreiz für Erzeuger und Kunde entsteht durch deutliche Lastverschiebung H-B/

20 Heutige Versorgungswelt Erzeugung in Großkraftwerken nahe den Lastschwerpunkten Energiefluss vertikal (top-down), unidirektional; Erzeugung folgt dem Verbrauch statische Tarife (Strompreise) H-B/

21 Versorgungswelt morgen 380 kv 110 kv 30 kv 400 V dezentrale Erzeugung mit einer Vielzahl von Erzeugern lastferne Erzeugung: z.b. OffshoreWP Lastumkehr durch massive Einspeisung von Windstrom oder Photovoltaik Kommunikation zwischen Verbraucher und Erzeuger zeit- und lastvariable Tarife H-B/

22 Zukünftige dezentrale Stromerzeugungstechnologien Mikrogasturbine Sterlingmotor Mini-KWK Peltierelement Brennstoffzelle Solarfolie Mikrowindanlagen Druckluftspeicher mit Turbine Stromspeicher Li-Ion etc...in Haushalten/Gewerbe/Industrie und in jeder Kommune H-B/

23 Mit SmartGrid mutiert das Strom-Verteilnetz immer mehr zu einem Mittel- und Niederspannungs- Verbundnetz.mit Einspeisung, Speicherung und Entnahme! H-B/

24 Richtlinie des Europäischen Parlaments: vom 13. Juli 2009 (Ziff ) - Die Mitgliedstaaten unterstützen die Modernisierung der Verteilernetze beispielsweise durch Einführung intelligenter Netze.. - Im Fall kleiner Netze kann es notwendig sein, dass die Hilfsdienste von Übertragungsnetzbetreibern bereitgestellt werden, die mit dem kleinen Netz einen Verbund bilden. H-B/

25 Aussage Bundesnetzagentur: Verpflichtung zur Sicherstellung der Versorgungssicherheit trifft alle Netzbetreiber Intensive operative Zusammenarbeit der deutschen Netzbetreiber erforderlich Mehr Effizienz (u. a. Smart Grids, Smart Metering) H-B/

26 SmartGrid entfaltet seine Effizienz nur im großen Verbund! Netzmanagement Stadtwerk B + - Stadtwerk A E-Mobilstadt + - H-B/

27 Völlig neue Player drängen in den Versorgungsmarkt: (z.b. Energie, Komfort, Sicherheit, Mobilität...) Elektro-Unternehmen, Telekommunikations-Unternehmen, Banken Versicherungen. H-B/

28 Das Energieversorgungsnetz wird sich in den kommenden 20 Jahren mehr verändern als in den letzten 100 Jahren zusammen. H-B/

29 Du brauchst Dein Passwort um den Toaster zu starten! H-B/