Referenzkraftwerk Lausitz

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1 Referenzkraftwerk Lausitz Vom Braunkohlenkraftwerksstandort zum Energie- und Industriepark für neue Technologien Speicherkraftwerk mit Sektorenkopplung Gerhard Hänel Prof. Hans-Joachim Krautz Prof. Harald Weber

2 Region Lausitz Berlin Cottbus Lausitz Großkraftwerk Am wenigsten entwickelte Regionen: Pro-Kopf-BIP unter 75 % des EU-Durchschnitts Übergangsregionen:Pro-Kopf-BIP zwischen 75 % und 90% des EU-Durchschnitts Entwickeltere Regionen: Pro-Kopf-BIP über 90 % des EU-Durchschnitts Braunkohletagebau Braunkohleverdelungsbetrieb

3 Vorhandenes Potential der Lausitz/Brandenburg Energie- und Rohstofftechnisches Know-How Ingenieurtradition Prenzlau 2011 Wasserstoff-Wind-Biogas- Hybridkraftwerk Feldheim MW Regelkraftwerk (Li-Ionen) Lauchhammer/Schwarze Pumpe ab 1949 Großtechnische BHT-Verkokung und Druckvergasung Cottbus bar Druckelektrolyseur Schwarze Pumpe in Vorbereitung 60 MW Li-Ionen Speicher (BIGBATT) EE-Kapazitäten und Speicherprojekte Geologie der Lausitz/Brandenburg Vorhandene Anlagentechnik und erschlossene Industriestandorte 3 x vollständig erschlossene Kraftwerksstandorte 1 x vollständig erschlossener Industriepark 7,2 GW installierte Kraftwerksleistung Hochspannungsnetzanbindung Transportlogistik Straße und Schiene leistungsfähige Industrie(Ab)Wassernetze leistungsfähige Anbindung ans Gasnetz Jänschwalde Schwarze Pumpe Boxberg Schwarzheide 1935 Hydrierwerk (FT-Synthese) Schwarze Pumpe MW Oxyfuel Anlage Schwarze Pumpe/Boxberg 1996/2000/2012 Hocheffiziente Braunkohlekraftwerke der 800 MW-Klasse Erdgas Cottbus Erdöl Cottbus Quelle: Explorationsbohrungen derzeit durch CEP und Bayerngas Standortnahes UGS-Potential in ausgeförderten Gas- und Ölvorkommen (z.b. Drebkau, Döbern ) 3

4 Zukunft der Energieversorgung und Mobilität Zukunft der Energieversorgung Übergangsweise Einsatz von Erdgas in Gasturbinen/ BHKW Energiespeicher elektrisch für fluktuierende Erneuerbare Energien Wasserstoff als Energieträger für Strom, Verkehr und Wärme (u.a. Power-to-Gas) Elektrifizierung des mobilen Sektors Wettbewerb der Regionen 4

5 Motivation für Power-to-Gas in der Lausitz Idealer Standort für Sektorenkopplung o Hoher Ausbaugrad erneuerbare Energieerzeugung o Elektrischer Energiesektor gut ausgebaut o Potenzial für geologische Wasserstoffspeicherung o Transportsektor o Gute Kopplung an Wärmesektor durch Gasnetzinfrastruktur o Wasserstoff für die chemische Industrie

6 Motivation für Power-to-Gas in der Lausitz Netzausbau vs. Gasnetz Transportleistung von 1GW Image source : DUH, 2011 E-ON Ruhrgas 6

7 Motivation für Power-to-Gas Power to - Gas Großer Energiespeicher im TWh-Bereich Geringerer Netzausbau erforderlich Sektorenkopplung Mobilität Wärme Rohstoff für chem. Industrie 7

8 Wasserstoff-Demonstrationsprojekte in Deutschland (ohne mobilen Sektor) Quelle: DENA 8

9 Beispiel: HyCologne - Wasserstoff Region Rheinland e.v. Zusammenschluss von 28 öffentliche und private Partnern aus der Region Köln/Rheinland in der Initiative: HyCologne - Wasserstoff Region Rheinland e.v. Gründung der Interessengemeinschaft Wasserstoff IGH2 im Technologiezentrum ST@RT HÜRTH, um bislang ungenutztes des Chemiepark Hürth Knapsack zu nutzen Überführung in die Initiative HyCologne - Wasserstoff Region Rheinland e.v. mit zwei weiteren Gründungsmitgliedern Projektstart CHEMERGY- Bereitstellen von Nebenproduktwasserstoff und Aufbau einer lokalen Wasserstoff-Infrastruktur Bau & Betrieb Wasserstofftankstelle inkl. Infrastruktur Einsatz von 2 Brennstoffzellen-Hybridbusse Typs Phileas (APTS) im Linienverkehr der Städte Hürth und Brühl durch die Regionalverkehr Köln GmbH Anschaffung von 2 neuen Brennstoffzellen-Hybridbussen Typ A330 FC (Van Hool), gefördert vom Europäischen Fonds für Regionale Entwicklung und dem Land NRW Start der HORIZON 2020 Projekte: JIVE - Joint Initiative for hydrogen Vehicles across Europe Auslieferung von 144 Wasserstoffbusse in 5 Mitgliedsstaaten MEHRLIN - Models for Economic Hydrogen RefueLing Infrastructure Errichtung von 7 Wassertsoff-Tankstellen davon 3 im Ruhrgebiet Quelle: Präsentation Dr. Koch EnergyAgency.NRW WHEC

10 Highlight H2 Stations and FC Buses Quelle: Präsentation Dr. T. Kattenstein EnergyAgency.NRW WHEC

11 Abhängigkeit der H2 Gestehungskosten von den Investkosten und den Volllaststunden Quelle: Regett A. et al.: Power2Gas - Hype oder Schlüssel zur Energiewende? Energiewirtschaftliche Tagesfragen 2014 Wasserstoffgestehungskosten in Abhängigkeit der Volllast stunden für verschiedene Szenarien der spezifischen Investitionen (durchgehende Linien: inklusive Strombezugskosten, gestrichelte Linien: kostenloser Strombezug); Berechnungshinweise: siehe Quellenangabe 11

12 Vision: Referenzkraftwerk Lausitz Wärme-Pfad Heiz- und Industriewärme HY & SPB & SP, Logistik über vorhandene Trassen Sektorenkopplung Hoyerswerda Pumpe Schwarze Spremberg Rückverstromungseinheit -Gasturbine Trafo G Drehstromnetz Verbraucher Technologie-Pfad Entwicklung innovativer Antriebstechnik (z.b. Wankelmotor, /O 2 Dampferzeuger) Verkehrs-Pfad ÖPNV z.b. Buslinie 800 (CB SPB HY) Industrie-Pfad BASF Schwarzheide, Logistik über TSS GmbH Cottbus Schwarze Pumpe Schwarzheide Pumpe Schwarze Speicher H2 Brennstoffzelle H2 Elektrolyseur Umrichter Umrichter Batterie Wandler Super Capacitor Elemente zur Bereitstellung PLR, Momentanreserve, Kurzzeitzwischenspeicherung AC Umrichter P Konventionelle Photovoltaik Windenergie Themenkomplex: Speicherkraftwerk

13 Vision: Referenzkraftwerk Lausitz Wärme-Pfad Heiz- und Industriewärme HY & SPB & SP, Logistik über vorhandene Trassen Sektorenkopplung Hoyerswerda Pumpe Schwarze Spremberg Rückverstromungseinheit -Gasturbine Trafo G Auswahl Vorzugsvariante zur Rückverstromung nach Techno-ökonomischer Vergleichsstudie Drehstromnetz Verbraucher Technologie-Pfad Entwicklung innovativer Antriebstechnik (z.b. Wankelmotor, /O 2 Dampferzeuger) Verkehrs-Pfad ÖPNV z.b. Buslinie 800 (CB SPB HY) Industrie-Pfad BASF Schwarzheide, Logistik über TSS GmbH Cottbus Schwarze Pumpe Schwarzheide Pumpe Schwarze Speicher H2 Brennstoffzelle H2 Elektrolyseur Umrichter Umrichter Batterie Wandler Super Capacitor Elemente zur Bereitstellung PLR, Momentanreserve, Kurzzeitzwischenspeicherung AC Umrichter P Konventionelle Photovoltaik Windenergie Quelle: Harald Weber, Hans-Joachim Krautz, Gerhard Hänel, Coal Region in Transition Platform, Brussels, 12 July

14 Storage Power Plant: Substituting conventional one Quelle: Harald Weber, Uni Rostock,12. ETG/GMA-Fachtagung Netzregelung und Systemführung, , Berlin

15 Entwicklung von Referenzlösung Technologieerprobung am Standort Schwarze Pumpe und Übertragung auf andere Standorte Reduzierung der CO 2 Emission bestehender Altbaublöcke durch: Nutzung vorhandener Anlagen als Abhitzekessel für Gasturbine (Vorschaltgasturbine) Rückverstromung über Direktdampferzeugung /O 2 und Einspeisung in vorhandene Dampferzeuger für die Lausitz Jänschwalde Wärme-Pfad Heiz- und Industriewärme HY & SPB & SP, Logistik über vorhandene Trassen Technologie-Pfad Entwicklung innovativer Antriebstechnik (z.b. Wankelmotor, /O 2 Dampferzeuger) Verkehrs-Pfad ÖPNV z.b. Buslinie 800 (CB SPB HY) Industrie-Pfad BASF Schwarzheide, Logistik über TSS GmbH Sektorenkopplung Spremberg Cottbus Schwarze Pumpe Schwarzheide Pumpe Schwarze Hoyerswerda Schwarze Pumpe Speicher Referenzstandort: Schwarze Pumpe Rückverstromungseinheit -Gasturbine G H2 H2 Trafo Brennstoffzelle Umrichter Elektrolyseur Umrichter Batterie Wandler Super Capacitor Elemente zur Bereitstellung PLR, Momentanreserve, Kurzzeitzwischenspeicherung AC Umrichter P Drehstromnetz Verbraucher Konventionelle Photovoltaik Windenergie Boxberg und den Export! Quellen: DEBRIV, EURACOAL 15

16 Themenkomplex: Speicherkraftwerk Rückverstromungseinheit -Gasturbine Trafo G Themenfeld 1: Planung, Bau und IBN Großdemonstrator SKW Technische Auslegung, Ausschreibung und Vergabe der Regelung und der SKW-Komponenten Genehmigungsplanung und Genehmigung SKW- Prototyp Bau und Inbetriebnahme SKW Prototyp Themenfeld 2: Erprobung Netzparallelbetrieb mit Frequenzregelung Abschluss aller Präqualifikationen und Aufnahme Regelbetrieb Regelbetrieb des SKW Optimierung der Funktion des SKW im Betrieb Messkampagne zur Quantifizierung der Wirksamkeit in Bezug auf Optimierung (Einsparung) von Netzausbau durch Einspeicherfunktion Durchführung von Messkampagnen gemeinsam mit der EE-Anlage zur Quantifizierung des netztechnischen Einsparpotentials an der EEA Themenfeld 3: Erprobung Netzparallelbetrieb mit Frequenzregelung Planung eines 10 MW Inselnetzes Errichtung einer Insel bestehend aus Erzeuger(EEA)-Verbraucher- Speicherkraftwerk praktische Erprobung der Lastwinkelregelung in einem Umrichter dominierten Elektroenergienetz Themenfeld 4: Untersuchungen zur Langfristspeicherung und Konzeptplanung Industrie SKW technische und betriebswirtschaftliche Auswertung sowie Rentabilitätsbetrachtung des Gesamtprozesses Konzeptplanung Industrie SKW (bis 500 MW) Untersuchung zur Langfristspeicherung in der Lausitz /Brandenburg Untersuchung alternativer Rückverstromungsprozesse (H /O Speicher H2 H2 Brennstoffzelle Umrichter Elektrolyseur Themenfeld 1 Themenfeld 2 Themenfeld 3 Umrichter Batterie Wandler Super Capacitor Elemente zur Bereitstellung PLR, Momentanreserve, Kurzzeitzwischenspeicherung Zeitraum AC Umrichter P Kosten Mio. Euro Mio. Euro Mio. Euro Themenfeld Mio. Euro

17 Konsortium Konsortialführung e.v. Wissenschaftliche Einrichtungen Industriepartner Energiequelle GmbH

18 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! 18

19 Add on slides! 19

20 a: Short term behaviour Active and reactive power Storage currents Storage potentials b: Long term behaviour Active and reactive power Storage currents Storage potentials Quelle: Harald Weber, Uni Rostock,12. ETG/GMA-Fachtagung Netzregelung und Systemführung, , Berlin

21 Power-to-Gas Image source: uniper

22 Power-to-Gas Quelle: Michael Sterner,