ADRES Concept. Micro Grids in Österreich ADRES. Institute of Power Systems and Energy Economics. ADRES CONCEPT - IEWT Alfred Einfalt

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1 Concept Micro Grids in Österreich Institute of Power Systems and Energy Economics 1

2 2 Inhalt Einleitung Micro Grids Concept Energiemanagement Fazit

3 Einleitung Smart Grid vs. Micro Grid Definition laut Nationaler Technologieplattform: Smart Grids sind Stromnetze, welche durch ein abgestimmtes Management mittels zeitnaher und bidirektionaler Kommunikation zwischen Netzkomponenten, Erzeugern, Speichern und Verbrauchern einen energie- und kosteneffizienten Systembetrieb für zukünftige Anforderungen unterstützen. Quelle: NTP Smart Grids Austria 3

4 Einleitung Smart Grid vs. Micro Grid Ein Mini oder Micro Grid ist eine Systemkonstellation in der zusätzlich die Leistungsautonomie angestrebt wird. Inselnetze dünn besiedelte Gebiete Netzabschnitte die in Notsituationen bzw. aufgrund von Marktbedingungen vom Verbundnetz getrennt werden können 4

5 Micro Grids Definitionen laut IEA Quelle: IEA PVPS Task11 PV Hybrids and Mini Grids 5

6 Micro Grids Definitionen laut IEA IEA definiert drei Untergruppen Village Micro Grids Diesel Mini Grids Urban Mini Grids 6

7 Village Micro Grids Micro Grids Definitionen laut IEA Versorgung von entlegenen Dörfern, meist in Entwicklungsländern Grundlegendste elektrische Anwendungen wie Licht, und Kühlung für Medikamente Oft nur einphasige Netzstrukturen einfachen Erzeugern (z.b. PV-Anlagen, mobile Generatoren) Wartung und Störungsbehebung meist mit langen Anfahrtswegen verbunden 7

8 Diesel Mini Grids Micro Grids Definitionen laut IEA auf der ganzen Welt verbreitet Anzahl von Dieselgeneratoren versorgt eine entlegene Siedlung Regenerative Erzeugungsanlagen (Wind, PV) dienen zur Reduktion des Treibstoffbedarfs Kosten und CO 2 -Ausstoss reduziert 8

9 Micro Grids Definitionen Klasse Betriebscharakteristik Leistungsanteil Energieanteil LOW MEDIUM HIGH Dieselgenerator läuft ständig Regenerative Einspeisung reduziert die Last am Diesel Regenerative Energie dient ausschließlich zur Abdeckung der aktuellen Last Kein spezielles Energiemanagement nötig -> einfache Integration Dieselgenerator läuft ständig Bei hoher regenerativer Einspeisung: Lasten zugeschaltet, Einspeisung reduziert oder Speicherung Einfaches Energiemanagement- und Regelsystem erforderlich Dieselgenerator wird bei hoher regenerativer Erzeugung abgeschaltet Zusätzliche Komponenten zur Spannungs- und Frequenzregelung erforderlich Aufwendiges Energiemanagement- und Regelsystem < 50% < 20% % 20 50% % % Quelle: Drouilhet, NREL 9

10 Urban Mini Grids Micro Grids Definitionen laut IEA Teile eines Versorgungsgebietes mit vorhandener Netzanbindung Netzparallelbetrieb und Inselnetzbetreib möglich Motivation: sehr hohen Anteil an regenerativen Erzeugungsanlagen einzubinden Zuverlässigkeit und Ausfallsicherheit (z.b. bei Blackouts im übergeordneten Netz) Schwierigkeiten: Spannungs- und Frequenzstabilität Verhalten gegenüber Netzrückwirkungen störungsfreien Wechsel zwischen autonomen und netzparallelen Betrieb Projekt Concept auch in diesem Bereich zu sehen bei steht insbesondere das Effizienzbestreben im Vordergrund lokal verfügbare, regenerative Ressourcen verwendet 10

11 11 Micro Grids Ziele der Forschung Ziele der Forschung

12 12 Micro Grids Ungelöste Herausforderungen Herausforderungen

13 Concept Intelligente Energiesysteme ADR ES Erneuerbare Energie Effizienter Endverbrauch 13

14 Concept Endverbrauchseffizienz aller Energiedienstleistungen Session 2E: Sara Ghaemi Christoph Groiß Session 3C: Christoph Leitinger Andreas Schuster 14

15 15 Concept Regenerative Erzeugung Session 1E: Dietrich Wertz

16 Concept Intelligentes Netz- und Systemmanagement Session 3C: Christoph Leitinger Andreas Schuster Session 4A: Dietmar Tiefgraber 16

17 Energiemanagement - Siedlung Definition für nachfolgende Analysen Siedlung mit 200 Haushalten Verbrauch pro Haushalt kWh/a Energetische Jahresbilanz von regenerativer Erzeugung und Verbrauch jeweils ausgeglichen 17

18 18 Energiemanagement - Tagesverlauf Frühlingstag Sommertag Wintertag

19 19 Energiemanagement - Ausgangsbasis Siedlung

20 Energiemanagement - Jahresdauerlinie Vergleich von Jahresdauerlinien der Differenz bei Effizienzsteigerung, optimiertem Biomasse- und Speichereinsatz 20

21 Fazit Effizienzsteigerung um Energiebedarf und damit Ausbauleistung zu begrenzen planbare Erzeugungseinheiten reduzieren Ausgleichsenergiebedarf abgestimmter Speichereinsatz Lastmanagement 21

22 Fazit künstliche Mangelsituation lokal vorhandene Ressourcen decken den Bedarf von Haushalt, Gebäuden und Mobilität nicht der Bedarf bestimmt die Erzeugung sondern umgekehrt größtmögliche Effizienz erreichbar 22

23 Konsortium Projektkoordination: EAEW der TU Wien (E373), Institut für Elektrische Anlagen und Energiewirtschaft Projektpartner: ITE der TU Wien (E302), Institut für Thermodynamik und Energiewandlung Arsenal Research Verbund APG Infineon Technologies Austria EVN Netz GmbH EnergieAG OÖ Wienenergie Stromnetz GmbH BEWAG Netz GmbH 23

24 Concept Forschungsprogramm ENERGIE DER ZUKUNFT Verantwortliche Ministerien Gefördert aus Mitteln des Klima- und Energiefonds 24

25 Danke für Ihre Aufmerksamkeit! DI Alfred Einfalt +43 (0) Technische Universität Wien Institut für Elektrische Anlagen und Energiewirtschaft Gusshausstraße 25 / E373-1, 1040 Wien, Austria 25

26 Ergebnisse und Ausblick weitere Vorträge zu Plenarsession 2: Günther Brauner: Energiesysteme der Zukunft Von zentralen zu dezentralen Strukturen Parallelsession 1E: Dietrich Wertz: Polygeneration mit Erneuerbarer Energie und ohne Netz Parallelsession 2E: Sara Ghaemi: User behavior and patterns of electricity use for energy savings Christoph Groiß: Power Demand Side Management Potentialabschätzung im Haushalt Parallelsession 3C: Christoph Leitinger: Energie- und Leistungsbereitstellung für Elektrofahrzeuge in dezentralen Netzen Andreas Schuster: Eigenschaften heutiger Batterie- und Wasserstoffspeichersysteme für eine nachhaltige elektrische Mobilität Parallelsession 4A: Ditmar Tiefgraber: Maßnahmen an dezentralen Energiewandlern zur Beteiligung an Netzdienstleistungen 26