Zukunft gestalten: Innovation Energiespeicherung

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1 Zukunft gestalten: Innovation Energiespeicherung Cottbus, E.ON Innovation Center Energy Storage E.ON Gas Storage GmbH

2 Inhalt Einführung in die Speichertechnologien Innovation im E.ON Konzern Projekt Beispiele 2

3 Bedarf an Flexibilität in der Stromversorgung nimmt zu - + Stromspeicher können (1) Netzengpässe minimieren (2) regenerativ erzeugte Energie bedarfsgerecht abgeben (3) zur Netzstabilität beitragen Anteil EE am Bruttostromverbrauch (Ziele der Bundesreg., Quelle BMU) 35% 50% 65% 80%

4 Innovation bei E.ON E.ON Innovation Centers Entwicklungspfad der Technologien Conventional generation Renewable generation Infrastructure and retail Technology to Business Steam Renewables Storage E-mobility CCGT Nuclear Hydro Distribution Gas T2B Smart Home zahlreiche Ideen Forschung Entwickl ung Demons tration Aufstellung Betrieb CCS Retail >50 Speicherprojekte 4

5 Innovation bei E.ON umfasst unterschiedliche Speichertechnologien Bewährte Technologien - Entwicklungspotenzial - Neue Technologien Verfügbarkeit, Spezifikation, Wirtschaftlichkeit, Akzeptanz, Dimension Batterien Kondensatoren Pumpspeicher Druckluftspeicher Erdgas-/Wasserstoffspeicher Wärme Schwungräder 5

6 Energieinhalt im Vergleich Schiff, t Steinkohle, 540 GWh el Zeit, über die ein 800 MW Kraftwerk versorgt werden kann 35 d Erdgasspeicher: 260 GWh 17 d Wasserstoffspeicher: 84 GWh 5 d PSP Waldeck: total 4,3 GWh 6 h CAES Huntorf 0,9 GWh 1,4 h Annahmen: - für Wasserstoff- bzw. Erdgasspeicher kleines Kavernenvolumen von m 3 (=Huntorf), - Wirkungsgrad Erzeugung: 0,6 6

7 Vergleich der Transportkapazität: 1 GW (1000 MW) Strom vs. 3 GW als Gas Transmission grid Pipeline (0,6 m of diameter) 7

8 Chemische Speicherung Power to Gas Umwandlung ( Speicherung ) von überschüssigem Windstromstrom in Wasserstoff über Elektrolyse von Wasser. Speicherung des regenerativen Gases in der Erdgasinfrastruktur Effizienter Energietransport durch Nutzung des Erdgasnetzes Bereitstellung von regenerativem Gas zum Heizen, für Mobilität oder wieder zur Stromerzeugung 8

9 Beispiel: Pilotanlage Power to Gas Falkenhagen Eckdaten Elektrische Leistung: 2 MW el Wasserstofferzeugung: 360 m³/h Einspeisung in das Erdgasnetz der ONTRAS Inbetriebnahme voraussichtlich Q3/2013 Projekt der E.ON Gas Storage Pipelineanbindung Niederspannungsversorgung Automation Stromübergabe Ziele Demonstration der Prozesskette Optimierung des Betriebskonzepts (variierende Windenergie und Einspeisung) Nutzung von Windstrom zur Erzeugung Erfahrungsgewinn bei: Technik, Kosten, Genehmigung Messtechnik Elektrolysen 9

10 MW Regenerative Einspeisung im 20 KV-Netz in Falkenhagen 60 Steigende Einspeiseüberschüsse extreme Leistungsspitzen starke Schwankung der Einspeisung Einspeisung Bezug Speicherung des überschüssigen Windstroms anstatt Windanlagen aus dem Wind zu drehen 10

11 Standort Falkenhagen 4 km Falkenhagen: Verbindung von hohem Windaufkommen, geeigneter Strom- und Gasinfrastruktur sowie der E.ON edis Betriebsstellen 11

12 Errichtung der PtG-Pilotanlage Baubeginn: 20. August 2012 Start Pilotbetrieb: Q3 /

13 Power to Gas mit Methanisierung Chemische Speicherung Erzeugung von Wasserstoff + Umwandlung in Erdgas Vorteile: Systemkompatibel Nachteile: höhere Energieverluste, CO 2 -Quelle erforderlich 13

14 Power to Gas to Power -Lösung H 2 H 2 CH 4 Variante mit unterirdischer Speicherung in Kavernen Strom zu Strom Produkt für Langzeitspeicherung Keine Einspeisung und damit keine Restriktionen Gesamteffizienz bei 18 bis 25% 14

15 Gasmarkt Der Erdgasmarkt hat in Deutschland eine Größe von ca TWh, davon werden ca. 200 TWh untertage zwischengespeichert. Zum Vergleich: Regenerative Stromerzeugung Mrd. kwh (20% des Stromverbrauchs) Herausforderungen bei Power to Gas Technologische Marktreife Einspeisebegrenzungen von Wasserstoff liegen je nach Netzregion bei 2% oder weniger. Restriktionen gibt es beispielsweise bei Erdgastankstellen und Untertage-Erdgasspeichern Elten Aachen Vreden Emden Essen Bunde Werne Medelsheim Ellund Frankfurt/M. Freiburg Hamburg Hannover Rosto Schwerin L Nürnberg München 15

16 Kennzahlen der E.ON Gas Storage Arbeitsgas in Mrd. m³ Deutschland und Österreich: E.ON Gas Storage GmbH Status 8,5 Projekte 1,3 Ungarn: E.ON Földgáz Storage Status 4,2 Projekte 0,0 UK: E.ON Gas Storage UK Status 0,2 Projekte 0,0 16

17 Druckluftspeicher CAES CAESplus A-CAES (mit Erdgas) (weniger Erdgas) (kein Erdgas) Mechanische Speicher Lebensdauer: langfristig Innovationspotential: CAES+, A-CAES Costs Huntorf (1978) McIntosh (1992) CAESplus 17 Efficiency 60 % 70 %

18 Batterien Elektrochemische Speicher Wirkungsgrad: 80-95% Lebensdauer: wenige bis 20 Jahre Innovationspotential: Bauart, Leistung, Energiedichte, Lebensdauer, Einsatzgebiete 18

19 Pumpspeicher Mechanische Speicherung Wirkungsgrad: ca. 85% Lebensdauer: langfristig Ausbaupotential: in Deutschland gering Innovationspotential: Altbergbau unter- und übertage 19

20 Kontakt Dr. Andrei Zschocke E.ON Innovation Center Energy Storage Head of R&D Underground Storage Technologies René Schoof Project Manager E.ON Gas Storage GmbH Norbertstraße Essen 20