Mögliche Energiespeicher im landwirtschaftlichen Betrieb

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1 Mögliche Energiespeicher im landwirtschaftlichen Betrieb 44. Woche der Erzeuger und Vermarkter Tag der Nachwachsenden Rohstoffe und Erneuerbaren Energien des Bayerischen Bauernverbandes Dr. Reinhart Schwaiberger Geschäftsführer TZE 18. November 2014

2 Gliederung Infos zum TZE Erzeugung und Lasten Simulation/Ergebnisse Technische Lösungen Lohnt sich das? 1

3 Facts Gegründet im Oktober 2011 als Außenstelle der Hochschule Landshut Gefördert mit Mitteln aus Aufbruch Bayern bis September 2016 Tatkräftig unterstützt durch die Marktgemeinde Ruhstorf an der Rott und den Landkreis Passau 2

4 Kernkompetenzen: Was können wir am TZE zur Energiewende beitragen? Kompetenzzentrum zur Energiespeicherung Qualifiziertes Testinstitut für Elektrische Speicher Schnittstelle zwischen Wissenschaft und Praxis Aus- und Weiterbildung, regionales Diskussionsforum zu Fragen der Energiewende 3

5 Forschungsschwerpunkte Netz- und Systemintegration Energiespeicher Dezentrale Energiesysteme Energieeffizienz Alle Forschungspunkte bündeln ihre Kompetenz in der Energieeffizienz. 4

6 Energiebedarf Der gesamte Stromverbrauch aller ausgewerteten landwirtschaftlichen Betriebe liegt bei ca. 370 GWh/a. Der durchschnittliche Stromverbrauch liegt bei kwh/a Quellen: LfL, Neser 2012 (Datenerfassung 2007) LfL, Neiber

7 Erzeugung (I, nur PV) Photovoltaik in Bayern, Trend Zubau 2014: < 1 GWp 7

8 Erzeugung (II, nur PV) Photovoltaik in Bayern, Anlagen - Durchschnittl. Leistung auf dem Dach: ~22 kwp - Durchschnittl. Erzeugung/Jahr: ~ kwh/jahr 8

9 Vergleich PV und Biogas (Exkurs) Biogas "Zum Stichtag zählte die Biogas-Betreiber-Datenbank Bayern Biogasanlagen mit einer installierten elektrischen Nennleistung von 732 Megawatt und zusätzlich eine installierte Methaneinspeiseleistung von Normkubikmeter je Stunde" Homepage LfL, Ökonomik regenerative Energie Anzahl Photovoltaik ~ (2012) Installierte Leistung (MW) Volllaststunden je Jahr Erzeugte Energie GWh Biogas

10 Simulation von Stromerzeugern, Lasten und Speichern als Dimensionierungshilfe für Stromspeicher 10

11 Eingangsdaten zur Simulation - Verbrauchslastgang aus normiertem Standard-Lastprofil L0 für die Landwirtschaft, umgerechnet auf kwh Verbrauch im Jahr - Erzeugung mit 20 kwp PV-Anlage - Variante 1: kein Speicher - Variante 2: Speicher 10 kwh - Variante 3: Speicher 30 kwh 11

12 Eingangsdaten zur Simulation Quelle: Daten Bayernwerk / eigene Darstellung 12

13 Simulationsergebnis (Bsp. Tag) Ergebnis 1 Lastgang am mit 30 kwh Speicher 13

14 Simulationsergebnis (Jahr) 14

15 Simulationsergebnis (Jahr) 15

16 Simulationsergebnis Bilanz 100% Autarkie - kein Strom mehr aus dem Netz, um den eigenen Verbrauch zu decken 100% Eigenverbrauch - kein selbst erzeugter Strom wird mehr eingespeist 16

17 Speicherformen (mit Relevanz für die Landwirtschaft) Mechanische Speicherung Lageenergie (Pumpspeicher) Druck (Druckluftspeicher) Bewegungsenergie (Schwungspeicher) Elektrochemische Speicherung Elektrolyse / Methanisierung Redox Flow Bleibatterien Lithiumbatterien 17

18 Mechanische Speicherung - Lageenergie Pumpspeicher Leistung geplant 300 MW Energiemenge geplant 3300 MWh Die Menge des Wasser und die Fallhöhe beeinflussen die Speichermenge. Etablierte Technologie (+) Ausbaupotential begrenzt (-) Quelle: Wasserwirtschaft, 5/2012 Akzeptanz (-) 18

19 Mechanische Speicherung - Druck Druckluftspeicher Leistung geplant 5 kw Energiemenge geplant ca. 90 kwh Das Volumen und die Höhe der Verdichtung beeinflussen die Speichermenge. Hohe Zyklenlebensdauer (+) Effizienz (?) Quelle: CAEStorage GmbH 19

20 Mechanische Speicherung - Bewegungsenergie Leistung 500 kw Schwungradspeicher Energiemenge 6 kwh Die Drehgeschwindigkeit und die Masse des Schwungrads beeinflussen die Speichermenge. Schnelle Reaktionszeit (+) Hohe Zyklenlebensdauer (+) Hohe Selbstentladung (-) Quelle: Rosseta GmbH 20

21 Chemische Speicherung Elektrolyse / Methanisierung Methanisierung Bereitstellung eines Langzeitspeichers (+) Kosten (?) Wirkungsgrad (?) Elektrolyse Das TZE arbeitet an Verfahren zur CO 2 -Abscheidung aus Biogas und der Verflüssigung von Methan Quelle: DENA, Broschüre Power to Gas, 12/

22 Chemische Speicherung Redox-Flow Leistung ab ca. 1 kw Energieinhalt ab ca. 4 kwh Getrennte Dimensionierung von Leistung und Speicherinhalt(+) Kosten (?) Quelle: RWTH Aachen, Internet Wirkungsgrad (?) Lebensdauer (?) 22

23 Redox-Flow System Beispiel Lade- Entladeleistung ab 10 kw Speicherinhalt ab 40 kwh Quelle: Internet 23

24 Batteriespeicher: Blei Unterschiedlichste Einsatzgebiete für Kraftwerke, Notstrom, USV, Traktion Kosten (+) Wirkungsgrad (-) Lebensdauer (-) Quelle: Wikipedia, Internet 24

25 Batteriespeicher: Lithium - speziell auf die Anforderungen in der Landwirtschaft und KMUs - mit voller Notstrom- und Inselfähigkeit - DC-Anschluss für bis zu 40 kwp PV - AC-Anschluss für weitere Erzeuger oder PV- Bestandsanlagen - Nichteinspeise-Option. Damit kann die PV- Anlage ohne Netzeinspeisung und damit auch ohne Zähler, freie Netzkapazität usw. betrieben werden und damit auch ohne Steuer auf den Eigenverbrauch! 25

26 Batteriespeicher Große Lithiumanlagen Leistung 5 MW Energieinhalt 5 MWh Einsatz zur Stabilisierung der Netzfrequenz (+) Primärregelleistung (+) Quelle: Younicos AG Batteriespeicher in Schwerin, Betreiber WEMAG Kosten (?) Wirkungsgrad (?) 26

27 Systemvergleich Blei Lithium Redox Flow Preis je kwh (Systempreis) Blei Lithium Redox-Flow Zyklenzahl Ca ( ) > (20.000) Nutzungstiefe 50 % % bis 100 % 27

28 Was kostet die Speicherung? Relevante Größe: Kosten pro gespeicherter und genutzter Kilowattstunde Strom Anschaffung [ ] + Wartung [ ] Kosten / kwh = Effizienz [%] x Nutzungstiefe [%] x Nutzungszyklen x Speicherkapazität [kwh] Weitere Faktoren (nicht betrachtet): Kapitalkosten, etc. Notstromoptionen Inselfähigkeit Diverse weitere Geschäftsoptionen (Cloud-Systeme, etc.) 29

29 Was kostet die Speicherung? zentrumenergie/servicedownloads/infos-rundum-die-energie.html 30

30 der Hochschule Landshut Wiesenweg 1 D Ruhstorf Tel.: +49 (0) Fax: +49 (0) info@technologiezentrum-energie.de