Mit CHES in das Energiesystem von morgen

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1 Mit CHES in das Energiesystem von morgen - virtuelle Kraftwerke mit kleinen Energieanlagen wirtschaftlich möglich machen - - CHES - die revolutionäre Technologie für Diagnose, Energiehandel und Energiecommunities Gas DIngC o DIngC o DInC o Strom DInC o DInC o Wärme Mobilität Jens Werner, Hannover, den xx HMI - Combined Hybrid Energy Systems 1

2 Agenda Einführung Virtuelle Kraftwerke status quo, Herausforderungen und Anforderungen CHES Plattform - im Energiesystem von morgen Einsatzgebiete und Anwendungsfälle xx HMI - Combined Hybrid Energy Systems 2

3 Einführung EXIST Forschungstransfer von der Forschung ins Start-Up Einladungen Forschungstransfer Einreichung 79 Skizzen 19 genehmigte Anträge Combined Hybrid Energy Systems Monate bis Start Forschung Regionales Virtuelles Kraftwerk xx HMI - Combined Hybrid Energy Systems 3

4 Einführung / 2040 Energiewende Ziel: EE in Strom, Wärme und Mobilitätssektor integrieren Trends: Abschaltung konventioneller Kraftwerke, insbesonder Atom- und Braunkohlekraftwerke Dezentralisierung der Energieversorgung (Wärmepumpen, Batteriespeicher, Brennstoffzellen, ) xx HMI - Combined Hybrid Energy Systems 4

5 Virtuelle Kraftwerke Virtuelles Kraftwerk (VK) Definition: Kommunikationstechnische Vernetzung von steuerbaren Erzeugern, Verbraucher und Speichern zum koordinierten Betrieb und Vermarktung Ziel: Systemstabilität gewährleisten durch Ausgleich erneuerbarer Energien, regional und überregional xx HMI - Combined Hybrid Energy Systems 5

6 Status quo Virtuelles Kraftwerk (VK) Eigenschaften heutiger Lösungen: Hierarchische Kommunikationsstruktur -> cloudbasiert Anlage Steuerbox IEC IEC Zentrale übernimmt: Aggregation der Daten zu Planungskriterien, Einsatzplanung, Vermarktung Regelung / Steuerung jeder Einzelanlage > Intelligenz für Steuerung ist in Zentrale konzentriert (zentralistische Steuerung) Steuerbox als Schnittstellenumsetzers Aktuell: Einbindung von Anlagen ab etwa 100 kw wirtschaftlich Zentrale xx HMI - Combined Hybrid Energy Systems 6

7 Status quo Virtuelles Kraftwerk (VK) Energieversorger Stadtwerke VK-Betreiber Direktvermarkter Energiecommunities xx HMI - Combined Hybrid Energy Systems 7

8 Herausforderungen Dezentrale Energieanlagen Stark zunehmende Anlagenzahl Unterschiedliche Anlagentechnologien (Wärmepumpen, Elektrofahrzeuge, Batteriespeicher, Brennstoffzellen) Geringe Leistung je Anlage Anlagenbetriebsverhalten Anlagenbetriebsverhalten nicht deterministisch Beeinflusst durch: Restriktionen (Wärmebedarf, Nutzerverhalten) Internes Anlagenbetriebsverhaltens Abb: Bestand WP xx HMI - Combined Hybrid Energy Systems 8

9 Anforderungen Technologieoffenheit Hohe Datensicherheit Ganzheitliche A BC Optimierung Berücksichtigung verschiedener Restriktionen Virtuelles Kraftwerk der Zukunft Plattform + + VK + Hohe Skalierbarkeit Geringer Kommunikationsaufwand xx HMI - Combined Hybrid Energy Systems 9

10 CHES Plattform CHES Status Quo - Zentralistische Steuerung Virtuelles Kraftwerk Virtuelles Kraftwerk Dezentrale Intelligenz Zentrale Intelligenz Begrenzte Anzahl an Einheiten frei skalierbare Lösung Wenig Optimierung -> Potential wird nicht ausgeschöpft Erstintegration maschinell unterstützt -> kleine Anlagen HMI - Combined Hybrid Energy Systems 10 Hoher Aufwand für Erstintegration -> nur große Anlagen xx mehrstufige Optimierung (Wirtschaftlichkeit )

11 CHES Plattform EEX Regelleistung.net Regionaler FLEX-Markt Koordinator - technologieunabhängig - skalierbar - Berücksichtigung von Netz- und Marktrestriktionen aggregiert abstrakt VPN Koordinator verschiedener Anlagen unter konv. Marktanforderungen unter Berücksichtigung der Regionalität (elektr. Netze) Übergeordneter Optimierer Selbstlernende Steuerbox Abstraktes Anlagenmodell Zukünftiges Flexibilitätspotential - Wohn- und Gewerbegebäude - Hybride Anlagensysteme - Berücksichtigung lokaler Restriktionen EBS eldh WP NSH KWK BEV Anlagenparameter (selbstidentifizierend) Lokaler Optimierer xx HMI - Combined Hybrid Energy Systems 11

12 CHES Plattform Dezentral: Datenanalyse, lok. Betriebsoptimierung, KI, Reporting Zentraler Datensammler Datenanalysator Virtuelles Kraftwerk - Koordinator Monitoring / Visualisierung Gateway Selbstlernende Steuerbox Dezentrale Intelligenz Zentral: Datenanalyse, Verbundoptimierung, Vermarktung, xx HMI - Combined Hybrid Energy Systems 12

13 Upgrade Einsatzgebiete und Anwendungsfälle Fern-/ Diagnose Energieausgleich Energiehandel Monitoring von Anlagen zur Effizienzerhöhung und zum Gebäudeschutz Austausch von Energie aus verschiedenen Quellen unter Gleichgesinnten Energie zum besten Preis beschaffen und verkaufen Immobilienunternehmer Contractoren Energiecommunities Energieversorger/ Stadtwerke Energieversorger/ Stadtwerke Energiehändler, Direktvermarkter xx HMI - Combined Hybrid Energy Systems 13

14 Einsatzgebiete und Anwendungsfälle Selbstlernende Steuerbox Eigenverbrauchsoptimierung Speicherlademanagement Einspeisemanagement Autom. Berichtswesen Autom. Abrechnungswesen Anlagenüberwachung Spitzenlast -reduktion Plug&Play Integration CHES Plattform für Kleinstanlagen Börsenvermarktung Regelreserve Regionale Netzdienstleistung Regionaler Energieausgleich Koordinator xx HMI - Combined Hybrid Energy Systems 14

15 Einsatzgebiete und Anwendungsfälle Energieversorger im Energiehandel Erschließungskosten - Nutzen bei Installation Dezentrales und Intelligentes Steuersystem Konfigurationsaufwand -96 % Messtechnik -50 % Plug&Play Erweiterbarkeit Erlöspotentiale - Nutzen im Betrieb Erlösoptimierung am Strommarkt und lokal +3,75 M 8 Jahre, VK mit 5 MW kein Limit an Erzeuger/Verbraucher +18,4 % Zentrales und Übergeordnetes Optimierungssystem xx HMI Combined - Hybrid Hybrid Energy Energy Systems 15

16 Zusammenfassung Bestand steuerbarer, kleiner Energieanlage je Gebäude Anzahl kleiner Energieanlagen steigt drastisch an und konventionelle Kraftwerke werden abgeschaltet Kleine Anlagen werden für Gewährleistung der Systemstabilität benötigt Gleichzeitig bedeuten kleine Anlagen: Zunahme der Komplexität durch Anzahl an Anlagen und zu berücksichtigende Restriktionen -> hoher Rechenaufwand in zentralistischen VK Energieverbrauch IKT reduziert die Komplexität macht Virtuelle Kraftwerke mit kleinen Anlagen überhaupt erst möglich und wirtschaftlich durch Dezentrale Intelligenz xx HMI - Combined Hybrid Energy Systems 16

17 CHES Team Ihr Kontakt zu uns: Dipl.-Ing. Jens Werner ches.et.tu-dresden.de Das Projekt Combined Hybrid Energy Systems (FKZ: 03EFKSN127) wird im Rahmen des EXIST Programms durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie und den Europäischen Sozialfonds gefördert. xx HMI - Combined Hybrid Energy Systems 17