Hybridwerk in Solothurn. Philipp Grob, Leiter Dienstleistungen, Regio Energie Solothurn

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2 Hybridwerk in Solothurn Philipp Grob, Leiter Dienstleistungen, Regio Energie Solothurn

3 Querverbundunternehmen Rund 100 Millionen Umsatz 150 Mitarbeitende Strom, Erdgas/Biogas, Fernwärme, Wasser Elektro-, Heizungs- und Sanitärinstallationen Negawatt, Contracting, IT Selbständige öffentlich-rechtliche Unternehmung Im Besitz der Stadt Solothurn (100%)

4 Energiestrategie 2050 als grösserer Rahmen

5 Leistung [GW] Speicherbedarf für überschüssige Produktion aus Photovoltaik in der Schweiz in 2035 Annahmen für Modellrechnung: Die gesamte PV-Produktion der Monate Juni / Juli wird nicht benötigt (Deckung des Verbrauchs durch Wasserkraft) und saisonal gespeichert = Überschuss Dies entspricht 2.4 TWh 1 in 2035 Erwarteter Lastverlauf in der Schweiz für eine Sommerwoche im Jahr illustrativ Montag Dienstag Mittwoch Donnerstag Freitag Samstag Sonntag Photovoltaik- Produktion = Überschuss Stromverbrauch Produktion Lauf- / Speicherkraftwerke 1) Installierte Leistung = 8 GW (Abgeleitet aus Energiestrategie 2050, Variante EE verstärkt im Szenario Politische Massnahmen Bundesrat, Annahme 900 Volllaststunden pro Jahr); 5 Volllaststunden pro Tag; 61 Tage 6

6 Zwischenfazit Nach Lösungen suchen, wie man im Sommer erzeugten Strom in den Winter schieben kann Speicher (besonders saisonale Speicher) werden zum Schlüsselthema Gasnetz kann Teil der Lösung sein Autarkie-Wünsche sind vorhanden Stadtwerke können Lösungen anbieten

7 Wie kann man 2.4 TWh Strom speichern; mit dem Ziel, diese Energie im Winter zu nutzen? 8

8 Lösungsansatz (Pump-) Speicherkraftwerke 2.4 TWh Überschussproduktion bedeutet in (Pump-)Speicherkraftwerken 10 x das Projekt Erhöhung Staumauer Grimselsee 2) (um 23m) Quelle: ex-press.ch oder Erhöhung der Kapazität aller (!) Schweizer Speicherseen (gesamt 8.8TWh 3) ) um 27% Quelle 1 oder Ein Bergtal (20km lang, 2km breit) 60m hoch fluten 4) Quelle: marcopolo.de 1) Alpiq, Grand Dixence, KW Vorderrhein AG 2) zusätzlicher Energieinhalt lt. KWO: 240GWh 3) BFE Schweizerische Elektrizitätsstatistik ) Speichervolumen rd Mio.m 3 Wasser; Annahme: 1 Mio.m 3 = 2 GWh Energieinhalt 9

9 Lösungsansatz Power-to-Gas 2.4 TWh Überschussproduktion bedeutet für Power-to-gas 46 Elektrolyseure zu je 6 MW 1) im Vollbetrieb über 1 Jahr zur Verarbeitung des Stroms Quelle: e.on und rd. 4 Gaskavernenspeicher 2) zur Speicherung des produzierten Wasserstoffs (480 Mio. Nm 3 ) bzw. 1 Gaskavernenspeicher bei Methanisierung 3) des Wasserstoffs Quelle: Tagesanzeiger 1) Maximale Grösse bestehender Versuchsanlagen (D) 2) Speichervolumen 112 Mio. Nm 3 3) Methanisierung: 4 Nm 3 Wasserstoff als Input; 1 Nm 3 synthetisches Methan als Output; höherer Aggregationsgrad des Methans 10

10 Stadt Solothurn Bei analogen Annahmen wie für die gesamte Schweiz entsteht in der Stadt Solothurn im Juni / Juli 2035 ein Überschuss von 3.8 GWh aus Photovoltaik-Anlagen 11

11 Wie kann man 3.8 GWh Strom in Solothurn speichern? 12

12 Stadt Solothurn - Vergleichsgrössen 3.8 GWh Überschussproduktion entsprechen einem Speicherbedarf von Quelle: Fiamm In jedem Wohnhaus der Stadt Solothurn eine Batterie (gesamt rd ) (Nutzbare Speicherkapazität pro Batterie: 21 kwh; tägliches Laden / Entladen im Juni/ Juli = 61mal) oder 1) Elektrolyseur H 2 -Speicher Methanisierung Ein Elektrolyseur mit 2.6 MW Leistung der im Juni/Juli (61 Tage) rund um die Uhr läuft und Speicherung des erzeugten Methans (rd Nm 3 ) z.b. im Röhrenspeicher 2) der RES 1) optimale Kombination wird aktuell durch RES analysiert 2) rd Nm 3 bei 70bar Speicherdruck; heute Speichervolumen 3.4 GWh bzw. rd Nm 3 bei 55bar Speicherdruck 13

13 Das passende Areal ist vorhanden

14 Die nötigen Rahmenbedingungen sind vorhanden Stromnetz mit HS-Einspeisung Hochdruck-Gasnetz und Gasverbraucher Fernwärme-Netz und Wärmeverbraucher Wasseranschluss CO 2 -Quelle

15 Hybrid-Werk Aarmatt: Schrittweise Realisation 16

16 Realisierungsschritt 1a 17

17 Realisierungsschritt 1b 18

18 Realisierungsschritt 2 19

19 Hybridwerk Aarmatt 20

20 Power-to-Gas Technologie im Entwicklungsstadium: Pilotanlagen bestehen insbesondere in Deutschland Die Umwandlung des Stroms in Wasserstoff (H 2 ) bzw. synthetisches Methan (CH 4 ) ermöglicht die langfristige Speicherung von Strom ( saisonale Speicherung ) Einspeisung in das Gasnetz bzw. Speicherung in (Gas-)Speichern (Kavernen-, Röhrenspeichern) Quelle: e.on Funktionsweise Wasser wird unter Einsatz von Strom in Wasserstoff und Sauerstoff gespalten (Elektrolyse); weitere Reaktion mit Kohlendioxid zu synthetischem Methan möglich Wirkungsgrade 1) - Strom zu H 2 : 54-77% zu CH 4 : 49-65% - Strom zu H 2 zu Strom: 34-44% zu CH 4 zu Strom: 30-38% - Strom zu H 2 zu WKK 2) : 48-62% zu CH 4 zu WKK 2) : 43-54% Einzige Speichertechnologie zur saisonalen Verschiebung von Überschusserzeugung 1) Fraunhofer Institut für Windenergie und Energiesystemtechnik Energiewirtschaftliche und ökologische Bewertung von Windgas 2) Wärme Kraft Kopplung (Wärme und Strom)

21 Merci für Ihre Aufmerksamkeit.. ein Leuchtturmprojekt, das weit über Solothurn hinaus (aus-)strahlen dürfte

22 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit. So nah - so gut.

23 Überblick Speichertechnologien für Strom: Speichertechnologien Typische Dauer der Stromspeicherung Kurzfristig (Sek. / Min.) Mittelfristig (Stunden / Tage) Langfristig (Wochen / Monate) Elektrische Speicher Mechanische Speicher Elektrochemische Speicher Chemische Speicher (Power-to-gas) - Supraleitende, magnetische Speicher - Doppelschichtkondensatoren - Schwungmassespeicher - Pumpspeicherkraftwerke - Druckluftspeicherkraftwerke - Blei-Säure-Batterie - Lithium-Ionen -Batterie - Redox-Flow-Batterien - Natrium-Schwefel-Batterien - Natrium-Nickelchlorid-Bat. Kurzfristspeicherung - Power-to-gas (Umwandlung Strom in Wasserstoff / synthetisches Methan; Speicherung z.b. in Kavernen-/ Röhrenspeichern) Tagesspeicherung Saisonale Speicherung

24 Örtliche Disposition

25 Überblick Speichertechnologien für Strom: Speichertechnologien Typische Dauer der Stromspeicherung Kurzfristig (Sek. / Min.) Mittelfristig (Stunden / Tage) Langfristig (Wochen / Monate) Elektrische Speicher Mechanische Speicher Elektrochemische Speicher - Supraleitende, magnetische Speicher - Doppelschichtkondensatoren - Schwungmassespeicher - Pumpspeicherkraftwerke - Druckluftspeicherkraftwerke - Blei-Säure-Batterie - Lithium-Ionen -Batterie - Redox-Flow-Batterien - Natrium-Schwefel-Batterien - Natrium-Nickelchlorid-Bat. Heute keine Technologie für saisonale Speicherung Kurzfristspeicherung Tagesspeicherung Saisonale Speicherung

26 Mögliche Gas-Speicherkapazitäten in der Schweiz Röhrenspeicher 1) in der Schweiz; Speichervolumen in Nm Volketswil (ZH) Urdorf (ZH) Eymatt (BE) Etziken (SO) Heimberg / Thun (BE) Allschwil (BL) Suhr / Aarau (AG) Altwyden / Burgdorf (BE) Lugano (TI) Wohlen (AG) Oberbuchsiten (SO) gesamt Gesamtes Speichervolumen = 3 Mio. Nm 3 bzw. rd. 30 GWh Dies entspricht dem Jahresverbrauch von Haushalten 2) 1) Internet Research 2) Jahresverbrauch = kwh bzw Nm 3 Quelle: Tagesanzeiger Kavernenspeicher Projekt Kavernenspeicher max. 112 Mio. Nm 3 bzw. 1.1 TWh Speicherkapazität Dies entspricht dem Jahresverbrauch von Haushalten 2)