Hybride Energie-Erzeugung am realen Beispiel

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1 Hybride Energie-Erzeugung am realen Beispiel Wulf, Business Development Produktionsmaschinen siemens.at/future-of-energy

2 Hybride Energie-Erzeugung am realen Beispiel Inhaltsverzeichnis Ausgangssituation Exkurs Lösung Herausforderungen Vorteile Ausblick Seite 2

3 Ausgangssituation Versorgung von Verdichterstationen im Gasnetz GAZPROM ist weltweit einer der größten Energieversorger mit einem Umsatz von ca. 115 Mrd. (2013). Derzeit laufen ca Kilometer Rohrleitungen für den Gastransport durch Russland. Neben den Fernleitungen benötigt man in Abständen von km Verdichterstationen um den Druck in den Rohren konstant zu halten. Die elektrische Versorgung dieser Verdichterstationen erfolgt heute sehr oft über Dieselgeneratoren. Nachteile: Transportwege, Kosten, Wirkungsgrad Mögliche Lösung: Versorgung der Stationen durch Strom aus Erneuerbaren Energien Seite 3

4 Exkurs Reaktorunfall in Fukushima 2011 Reaktion der japanischen Regierung -> Abschalten der AKW s Dadurch kam es vermehrt zu Stromknappheit bis hin zu Blackouts Island Inter- Grid Grid Connect Connect REU (Renewable Energy Unit) ion Local Consumers ion Public Grid or Genset / other REU * ) Daher wollten verschiedene Einrichtungen eine unabhängige Stromversorgung sicherstellen: Stand Alone Microgrid (Island Grid) External Grid (optional) z.b. Polizeistationen, Convenience stores, Schulen, Prekäre Versorgungssituation nach Aus der KKW s als Chance für dezentrale Energieversorgung Seite 4

5 Japanische Lösung Hybrid-System für die Nutzung von Sonne und Wind unter Einbeziehung eines Batteriespeichers Motor Module DC-DC-Chopper DC-DC-Chopper Sinamics Active Line Module with Island and Re-Sync- Functionality Local Grid with Single-phase and three-phase consumers Wind PV Battery Selbständige Entwicklung von Siemens Japan mit einem lokalen Unternehmen Seite 5

6 Lösung GAZPROM (1) Hybrid-System für die Nutzung von Sonne und Wind unter Einbeziehung eines Batteriespeichers Motor Module DC-DC-Chopper DC-DC-Chopper Sinamics Active Line Module with Island and Re-Sync- Functionality Local Grid with Single-phase and three-phase consumers Dieselgenerator 30 kw Wind PV PV Battery Battery Zwei Batterien, zwei PV-Felder und eine Windturbine erbringen die Leistung des bisher eingesetzten Dieselgenerators Seite 6

7 Lösung GAZPROM (2) Seite 7

8 Herausforderungen 1. System-Auslegung: Maximale Energie pro Tag? Maximale Leistung der Verbraucher? Speichergrösse (wie lange muss das ganze System arbeiten ohne Wind/Sonne)? 2. Leistungsregelung / Energiemanagement: Was passiert wenn eine Komponente ausfällt? Wie reagiert das System wenn der Master keine Leistung mehr bringen kann? 3. Batterie: Muss ohne Kühlung arbeiten 4. Synchronisierung mit Dieselgenerator: (ohne Spannungseinbruch) 5. Soft facts: Komplizierte Organisation, viele Player, unzureichende Informationen, Jedes beteiligte Unternehmen hat seine Schlüsselkompetenzen, aber wer sorgt dafür, dass die Übergabe an den Schnittstellen funktioniert? Seite 8

9 Vorteile AC-Kopplung versus DC-Kopplung (1) G Photovoltaic Small hydro Small Wind Battery storage Diesel Generator Trade and industry AC-Grid Private AC-Netz-Kopplung: Power Balancing findet im AC-Netz statt Mehrere Netz-Master müssen synchronisiert werden. Grössere Anzahl an Komponenten und/oder Hersteller Seite 9

10 Vorteile AC-Kopplung versus DC-Kopplung (2) G Photovoltaic Small hydro Small Wind Battery storage Diesel Generator Trade and industry DC/DC Converter DC/DC Converter DC-Bus AC-Grid Private DC-Bus Kopplung: Power Balancing wird auf dem DC-Bus gemacht. Nur ein Netz-Master, daher keine Synchronisierung der Quellen notwendig Geringere Verluste, dadurch höherer Wirkungsgrad Seite 10

11 Vorteile 1. Erprobtes Industrie-Umrichter-System 2. Standard Komponenten; keine Spezialentwicklungen 3. Leichte Erweiterbarkeit im Maschinenumfeld 4. Verschiedene Zertifikate für europäische Netznormen respektive Konformitätserklärung verfügbar. 5. SW-Bausteine zur DC-seitigen Regelung auf Basis SIMATIC S7 Dezentrale Konzepte für Anwendungen in Industrie und Energieversorgung Seite 11

12 Ausblick Weitere Projekte: Versorgung von Observatorien in den Anden (PV, Wind, Batterie, Diesel, Synchronisierung mit weiteren Stationen) Energie-Container, z.b. für Militär, abgelegene Dörfer in Schwellenländern (PV, Wind, Batterie). Systeme, die in der Lage sind unter Einbeziehung natürlicher Energiequellen und Speichermedien, elektrischen Strom zu erzeugen und zur Verfügung zu stellen, werden in den kommenden Jahren einen großen Beitrag zur Versorgung unserer Gesellschaft leisten Seite 12

13 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit Wulf Business Development Produktionsmaschinen DF FA PMA BR2 Frauenauracher Straße Erlangen Telefon: +49 (9131) Fax: +49 (19131) Mobil: +49 (174) siemens.at/future-of-energy Seite 13