e-nova Pinkafeld

Transkript

1 e-nova Pinkafeld Bewertung und Umsetzung einer smarten Verknüpfung eines urbanen Strom- & Fernwärmenetzes zu einem funktionalen Stromspeicher Thomas Nacht 4ward Energy Research GmbH

2 Agenda Projektvorstellung Zentraler Ansatz Privatkunden als Flexibilitätsbereitsteller Fernwärmeerzeugung als Flexibilitätsbereitsteller Wirtschaftlichkeit für den Energieversorger Ausblick

3 Projektvorstellung Projektbasisdaten Projektname: Kurztitel: Programm: Partner: Demonstration einer smarten Verknüpfung der urbanen Strom-, Erdgas- & Fernwärmenetze zu funktionalen Stromspeichern Hybrid Grids DEMO Smart Cities Demo 4. Ausschreibung Forschung Burgenland GmbH (Lead Partner) 4ward Energy Research GmbH TU Wien Institut für Energiesysteme und Elektrische Antriebe Stadtwerke Hartberg Verwaltungs Ges.m.b.H. TBH Ingenieur GmbH Venios Österreich GmbH General Electric Austria GmbH Projektlaufzeit: April 2014 bis April 2018 Verlängerung bis April 2019 beantragt

4 Projektvorstellung Zielsetzung des Projekts Nutzbarmachung neuer Erzeugungs- und Lastflexibilitäten u.a. durch: Synergetische Nutzung von kombinierter Strom- und Wärmeerzeugung Power to Heat Lösungen im kleinen Leistungsbereich (Wärmepumpen, Warmwasserboiler, ) Einbeziehung von Prognosen über erwartete/n Erzeugung / Verbrauch Berücksichtigung bestehender Netzinfrastrukturen Entwicklung von Geschäftsmodellen für die angewandten Strategien unter Ausnutzung positiver Effekte für alle Akteure

5 Zentraler Ansatz Der hybride Netzansatz Ortung der Flexibilitäten Stakeholder Einbindung Aktivierung der Flexibilitäten Abbildung Systemzustand Gesamtsystemoptimierung Betrieb Planung Flexibilitätsnutzung

6 00:00 01:15 02:30 03:45 05:00 06:15 07:30 08:45 10:00 11:15 12:30 13:45 15:00 16:15 17:30 18:45 20:00 21:15 22:30 23:45 Leistung in W Privatkunden als Flexibilitätsbereitsteller Multimodaler Einsatz der Flexibilitäten 3000 Eigenverbrauchsoptimierung Aufteilung der Flexibilitätszeiten: Bevorzugung des/der Kunden*in Stadtwerke Kunde*in Stadtwerke Eigenbedarf Netzbezug Überschuss Einsatz nach Strommarkt-Preisen Kein Komfortverlust Eigenbedarfsoptimierung wenn möglich Einkaufsoptimierung wenn zulässig

7 V 1 V 1+PV V 2 V 3 V 4 V 5 V 6 V 7 V 8 V 9 V 10 V 11 V 12 V 10+PV V 11+PV V 12+PV V 13 V 14 V 15 V 16 V 17 V 18 V 19 V 20 Einsparung bei den PrivatkundInnen in % der ursprünglichen Kosten Privatkunden als Flexibilitätsbereitsteller Resultierende Einsparungen der Endkunden/innen 16% 14% 12% 10% 8% 6% 4% 2% 0% Varianten Gebäudetyp Typ RW P thermisch [W] Typ WW P thermisch [W] PV P installiert [W P ] V 1 MFH - - BO V 1+PV MFH - - BO V 2 EFH - - BO V 3 EFH - - BO V 4 EFH - - BO V 5 EFH WP 4500 WP V 6 EFH WP 7000 WP V 7 EFH WP WP V 8 EFH WP 7000 WP V 9 EFH WP 7000 WP V 10 MFH NSPO 6700 BO V 11 MFH NSPO 9700 BO V 12 MFH NSPO BO V 10+PV MFH NSPO 6700 BO V 11+PV MFH NSPO 9700 BO V 12+PV MFH NSPO BO V 13 EFH NSPO BO V 14 EFH NSPO BO V 15 EFH NSPO BO V 16 EFH NSPO BO V 17 EFH NSPO BO V 18 EFH NSPO BO V 19 Doppelhaus WP 8500 WP V 20 Doppelhaus WP WP

8 Fernwärmeerzeugung als Flexibilitätsbereitsteller Einsatzvarianten der Fernwärmeerzeugung Referenzszenario (BHKW + PV): PV-Anlage: Strom: Netzeinspeisung BHKW Wärme: Fernwärmeeinspeisung Strom: Netzeinspeisung Szenario 1 (BHKW + PV): PV-Anlage: Strom: Bei Wärmebedarf P2H Sonst Netzeinspeisung BHKW Wärme: Fernwärmeeinspeisung Strom: Netzeinspeisung Szenario 2 (BHKW + PV): BHKW Wärme: Fernwärmeeinspeisung Strom: P2H Fernwärmeeinspeisung Szenario 3 (BHKW + PV): PV-Anlage: Strom: P2H Fernwärmeeinsp. BHKW Wärme: Fernwärmeeinspeisung Strom: P2H Fernwärmeeinsp.

9 Fernwärmeerzeugung als Flexibilitätsbereitsteller Einsatzvarianten der Fernwärmeerzeugung Referenz Szenario 1 Szenario 2 Szenario 3

10 Fernwärmeerzeugung als Flexibilitätsbereitsteller Technische Eckdaten Pth-Variante 3 Pth-Variante 3 Pth-Variante 2 Pth-Variante 2 Pth-Variante 1 Pth-Variante 1 Referenzszenario Referenzszenario Wärme aus BHKW direkt [MWh] Wärme aus BHKW-Strom [MWh] Wärme aus PV-Strom [MWh] Wärme aus Gaskessel [MWh] Einspeisung BHKW-Strom ins öffentliche Stromnetz [MWh] Einspeisung PV-Strom ins öffentliche Stromnetznetz [MWh] Spitzenleistung Gaskessel [kw] Spitzenleistung BHKW thermisch [kw] Spitzenleistung BHKW elektrisch [kw] Spitzenleistung Wärmepumpe thermisch [kw] Referenzszenario Pth-Variante 1 Pth-Variante 2 Pth-Variante 3 0 Referenzszenario Pth-Variante 1 Pth-Variante 2 Pth-Variante 3 Auslastungsgrad BHWK bezogen auf installierte Leistung [%] Auslastungsgrad Wärmepumpe bezogen auf Spitzenleistung [%]

11 V 1 V 1+PV V 2 V 3 V 4 V 5 V 6 V 7 V 8 V 9 V 10 V 11 V 12 V 10+PV V 11+PV V 12+PV V 13 V 14 V 15 V 16 V 17 V 18 V 19 V 20 Relative Erhöhung der Einnahmen aus dem Energieverkauf in % Wirtschaftlichkeit für den Energieversorger Flexibilitätsnutzung der privaten Haushalte 18% 16% 14% 12% 10% 8% 6% 4% 2% 0% Varianten Gebäudetyp Typ RW P thermisch [W] Typ WW P thermisch [W] PV P installiert [W P ] V 1 MFH - - BO V 1+PV MFH - - BO V 2 EFH - - BO V 3 EFH - - BO V 4 EFH - - BO V 5 EFH WP 4500 WP V 6 EFH WP 7000 WP V 7 EFH WP WP V 8 EFH WP 7000 WP V 9 EFH WP 7000 WP V 10 MFH NSPO 6700 BO V 11 MFH NSPO 9700 BO V 12 MFH NSPO BO V 10+PV MFH NSPO 6700 BO V 11+PV MFH NSPO 9700 BO V 12+PV MFH NSPO BO V 13 EFH NSPO BO V 14 EFH NSPO BO V 15 EFH NSPO BO V 16 EFH NSPO BO V 17 EFH NSPO BO V 18 EFH NSPO BO V 19 Doppelhaus WP 8500 WP V 20 Doppelhaus WP WP

12 Fernwärmeerzeugung als Flexibilitätsbereitsteller Wirtschaftlichkeitsdaten im Betrieb

13 Ausblick Demonstrationsanlage Aktueller Stand & Zukunft Identifikation der tatsächlichen Demonstrationsobjekte Erarbeitung der Kundenmodelle für die Flexibilitätsnutzung Überprüfung der notwendigen Komponenten für die Steuerung der Flexibilitäten Entwicklung von Leasing-, Contracting- und Tarifmodellen

14 Danksagung Dieses Projekt wird aus Mitteln des Klima- und Energiefonds gefördert und im Rahmen des Programms Smart Cities Demo durchgeführt.

15 VIELEN DANK! Thomas Nacht 4ward Energy Research GmbH Reininghausstraße 13a A-8020 Graz Markus Puchegger Forschung Burgenland GmbH Steinamangerstraße 21 A-7423 Pinkafeld markus.puchegger@forschung-burgenland.at Alida Njitam Forschung Burgenland GmbH Steinamangerstraße 21 A-7423 Pinkafeld Alida.Njitam@forschung-burgenland.at

16 Zentraler Ansatz Nutzung von Flexibilitäten Flexibilitäten Haushalte Gewerbe / Industrie Netz Verhalten Weißware DSM Wärmeanwendung Speicherkapazität Wärmespeicher Stromspeicher Gasspeicher Wärmespeicher

17 Rechenzentrum Flexibilitätsnutzung Technologie Serverräume / Leitwarte Hartberg Evon Loxone Smartfox Token Authentifizierung / Internet VES/VEM- Konzentrator Externe Berechnungen VES-VEM Instanzen VES Zustandsschätzung / Überwachung Handlungsempfehlungen

18 Wertschöpfungskette Geschäftsmodellentwicklung Stadtwerke Hartberg Stadtwerke Hartberg Verwaltungsgesellschaft m. b. H. Erzeugung Ökoplan Energiedienstleistungen Verteilung Vertriebs- und Strommanagement Vertrieb Energieversorgung - Netzzugang Elektroinstallationen GmbH

19 Wertschöpfungskette Geschäftsmodellentwicklung Stadtwerke Hartberg Stadtwerke Hartberg Verwaltungsgesellschaft m. b. H. Erzeugung Erneuerbare Energien Ökoplan Energiedienstleistungen Verteilung Intelligente Netze Smart Metering Vertriebs- und Strommanagement Energieversorgung - Netzzugang Elektroinstallationen GmbH Vertrieb Energiedienstleistungen Quelle: Theurl, 2010

20 00:00 01:15 02:30 03:45 05:00 06:15 07:30 08:45 10:00 11:15 12:30 13:45 15:00 16:15 17:30 18:45 20:00 21:15 22:30 23:45 Leistung in W Preise in /MWh 00:00 01:15 02:30 03:45 05:00 06:15 07:30 08:45 10:00 11:15 12:30 13:45 15:00 16:15 17:30 18:45 20:00 21:15 22:30 23:45 Leistung in W Preise in /MWh Geschäftsmodellentwicklung Stadtwerke Hartberg - Flexibilitätseinsatz Prognose Lastgang Börsenpreis Planung Flexibilität Zeit Gesamt Marktpreise [ /MWh] Plan Lastgang Ziele: Planung des Lastganges Einkaufsoptimierung Kein Komfortverlust Gesamt Zeit Marktpreise [ /MWh]

21 00:00 01:15 02:30 03:45 05:00 06:15 07:30 08:45 10:00 11:15 12:30 13:45 15:00 16:15 17:30 18:45 20:00 21:15 22:30 23:45 Leistung in W 00:00 01:15 02:30 03:45 05:00 06:15 07:30 08:45 10:00 11:15 12:30 13:45 15:00 16:15 17:30 18:45 20:00 21:15 22:30 23:45 Leistung in W Geschäftsmodellentwicklung Kunden*innen Ziele: Eigenbedarfsoptimierung Kosteneinsparung Kein Komfortverlust 0 Zeit Eigenbedarf Netzbezug Überschuss Flexibilität Boiler WP + therm. Speicher Nachtspeicheröfen Infrarot + therm. Sp Zeit Eigenbedarf Netzbezug Überschuss

22 00:00 01:15 02:30 03:45 05:00 06:15 07:30 08:45 10:00 11:15 12:30 13:45 15:00 16:15 17:30 18:45 20:00 21:15 22:30 23:45 Leistung in W Flexibilitätsnutzung Strategie Stadtwerke Kunde*in Stadtwerke Eigenbedarf Netzbezug Überschuss Aufteilung der Flexibilitätszeiten: Bevorzugung des/der Kunden*in Kein Komfortverlust Eigenbedarfsoptimierung wenn möglich Einkaufsoptimierung wenn zulässig

23 Rechenzentrum Flexibilitätsnutzung Technologie Datenserver Serverräume / Leitwarte Hartberg Messgeräte Evon Loxone Smartfox Token Authentifizierung / Internet VES/VEM- Konzentrator Externe Berechnungen Externe Empfehlungen Handlungsempfehlungen Hash Key Anmeldung VES Zustandsschätzung / Überwachung VES-VEM Instanzen Handlungsempfehlungen Umsetzung der Hausautomatisierung

24 Änderung Einnahmen STHB in Einsparung Endkude in Flexibilitätsnutzung Nutzen - Stromeinkaufoptimierung 16% 14% 12% 10% 8% 6% 4% Stadtwerke: Teilung der Flexibilität reduziert Mehreinnahmen 2% 0% -2% 20% 15% Eigenbedarfsoptimierung ohne Prognose Eigenbedarfsoptimierung mit Prognose Steuerung durch Stadtwerke Wirtschaftlichkeit erst über Wertschöpfungskette möglich Höhere installierte PV- Leistung führt zu geringeren Mehreinnahmen 10% 5% 0% -5% -10% -15% -20% Kunde stellt auf Eigenbedarfsoptimierung mit Prognose um Steuerung durch Stadtwerke Kunde*in: Je mehr PV installiert ist, desto stärker kommt die Flexibilitätsnutzung zu tragen