Integration erneuerbarer Energien ins Netz

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1 Integration erneuerbarer Energien ins Netz 1. Energieversorgung im Wandel 2. Das intelligente Netz 3. Technik im Projekt IRENE 4. Erfahrungen im Projekt IRENE Potentialentwicklung Entwicklung der installierten regenerativen Energien im Gebiet der AllgäuNetz (Stand: ) installierte Leistung [MW] bis Zeit [Jahr] (Jan) installierte Leistung [MW] Zubau inst. Leistung [MW] 2 1

2 Es kommt nicht darauf an, die Zukunft vorherzusagen, sondern es kommt darauf an, auf die Zukunft vorbereitet zu sein. Perikles 500 v. Chr. [ Integration erneuerbarer Energien ins Netz 1. Energieversorgung im Wandel 2. Das intelligente Netz 3. Technik im Projekt IRENE 4. Erfahrungen im Projekt IRENE 2

3 Was bedeutet Smart? Smart bezeichnet in diesem Fall die: Verbindung der elektrischen Infrastruktur mit der Informations- und Kommunikationstechnik Informations- und Leistungsfluss in beide Richtungen Verfügbarkeit der Informationen über den Netzzustand (Verbrauch/Erzeugung) auf allen Ebenen Die wichtigsten Vorteile eines Smart Grids Wirtschaftlichkeit: Nicht auf kurzfristige Spitzenauslastungen ausgelegt Weniger selten genutzte Reservekraftwerke notwendig ein gleichmäßig ausgelastetes Netz ist ein sinnvolleres Netz Umweltfreundlichkeit: Integration von mehr erneuerbaren Energien mit weniger Reservekraftwerken Volle Ausnutzung der erneuerbaren Energien Netzsicherheit: Keine extremen Spitzenauslastungen mehr auf der Hoch- und Höchstspannungsebene Optimales Zusammenspiel dezentraler Energieerzeugung und des Energieverbrauchs Wenn nicht genug Leistung zur Verfügung steht, muss der Verbrauch gesenkt werden können 3

4 Integration erneuerbarer Energien ins Netz 1. Energieversorgung im Wandel 2. Das intelligente Netz 3. Technik im Projekt IRENE 4. Erfahrungen im Projekt IRENE Das Projekt IRENE IRENE Integration regenerativer Energien und Elektromobilität Stellt das zu untersuchende Netz und umfangreiches Fachwissen hierzu zur Verfügung Liefert benötigte Hardware und Software zur Realisierung eines intelligenten Stromnetzes Erstellt Prognosemodelle für Verbrauch, Einspeisung und Elektromobilität sowie stationäre Batteriespeicher Erstellt Prognose- und Simulationstools zur Modellierung des Versorgungsnetzes Projektvolumen 6,5 Mio gefördert durch den BMWi 4

5 Das Untersuchungsgebiet Gemeinde Wildpoldsried Deutschland (PV und Wind) 2020: Wildpoldsried (PV und Wind) heute: 703,3 MW 1 0,01 kw pro Einwohner 80 Mio. Einwohner 5,5 MW 2 2,2 kw pro Einwohner 2500 Einwohner Energiebilanz der Gemeinde Wildpoldsried 1: Quelle: BDEW: Abschätzung des Ausbaubedarfs in deutschen Verteilungsnetzen aufgrund von Photovoltaik- und Windeinspeisungbis : Quelle: Netzzustandserfassung im Untersuchungsgebiet Untersuchungsgebiet Messpunkte an jeder Station Daten des Untersuchungsgebietes: 87 Ortsnetzstationen 32 Strompioniere, mit E-Car 3MW Spitzen- und 0,6MW Minimalverbrauch 6MW PV, 2MW Wind, 1MW Biogas Gegenüberstellung Realität zu Modell Gegenüberstellunggemessener und gerechneter Lastfluss 5

6 Vortrag zum Projekt Irene, Batteriepuffer Datenübertragung im Projekt IRENE Zentraler Regler Verteilnetz: Offline Daten Server Offener 20kV-Ring, 20 km ca. 85 Trafostationen ca. 9MW installierte Leistung an regenerativer Energie tägliche Lastflussumkehr Messystem: Uk, Ik, k, Harmonische bis 21 Internet 12, 13 Spannungswinkel Mobilfunknetz an ca. 200 Messpunkten Lokaler Regler Beeinflusste Größen: Blindleistung Wechselrichtern Sensor Regelbarer Transformator 20kV/400V (~30 Anlagen) PV Batterie BioMasse PV Wind regelbarer Ortsnetztrafo Wirkleistung an Speichern (1 stationäre Ba., 32 E-Autos) Last Last SENTRON und PEA SENTRON: PEA: Dient der Datenerfassung etlicher Messgrößen in der Mittelund Niederspannungsebene Ermöglich die Ansteuerung diverser Smart Grid Komponenten wie Wechselrichter, E-Autos, 6

7 Vortrag zum Projekt Irene, Batteriepuffer Regelbarer Ortsnetztrafo (RONT) Die Spannung wird in Abhängigkeit der Netzspannung geregelt. Hohe Netzausbaukosten wurden eingespart. Trafoleistung 400 kva Schaltgruppe Dyn5 3 Schaltstufen zur Spannungsänderung +3,5% 0% -3,5% 20kV/414V 20kV/400V 20kV/386V Verschiedene Steuerungsmöglichkeiten Manuell über Webinterface Lokale Regelung mit Messung an der Sammelschiene des 20kV Transformators Regelung über einen zentralen Regler mit abgesetzten Messstellen und einer intelligenten Entscheidung welche Komponente angesteuert wird. Rückspeisefähiger Energiespeicher Inbetriebnahme und Netzintegration des Batteriecontainers der Hochschule Kempten am Batteriekapazität: Maximalleistung: 168 kwh 300 kw Bei Energieüberschuss im Netz wird der Speicher geladen. In Verbrauchszeiten können die Lastspitzen durch die Rückspeisung gedeckt werden. 7

8 Vortrag zum Projekt Irene, Batteriepuffer Elektromobilität Ablauf der Elektromobilitätsphase in IRENE - 30 Fahrzeuge für 9 Monate bei Privathaushalten und Gewerbebetrieben - Einfluss der Elektromobilität auf das Energieversorgungsnetz: - Wann wird geladen? (freie Fahrzeugnutzung) - Welche Belastungen (Leistung, Netzrückwirkung) treten auf, wenn alle gleichzeitig laden? (Blockladung) - Nutzerverhalten im ländlichen Raum: - Aufzeichnung der Fahrprofile mittels GPS-Logger - Wann wird gefahren? - Wann stehen die Elektrofahrzeuge am Heimatort und können geladen werden? - Wo müsste Ladeinfrastruktur aufgebaut werden, um unterwegs laden zu können? Wo wird geladen? - Inwiefern könnten Verbrennungsfahrzeuge durch Elektrofahrzeuge im ländlichen Raum ersetzt werden? Elektromobilität Ziele der Elektromobilitätsphase in IRENE GPS-Datenerfassung: - Welche zusätzliche Leistung/ Energie muss vom Stromnetz in Zukunft bereitgestellt werden? (Verkehrsstromanalyse) - Wann stehen die Elektrofahrzeuge am Heimatort und können geladen werden? - Wo müsste Ladeinfrastruktur aufgebaut werden, um unterwegs laden zu können? - Wie kann der Energieversorger sein Angebot optimal an die Bedürfnisse von Elektrofahrzeugnutzern anpassen? (beeinflusstes Laden) - Inwiefern könnten Verbrennungsfahrzeuge durch Elektrofahrzeuge im ländlichen Raum ersetzt werden? 8

9 Vortrag zum Projekt Irene, Batteriepuffer Das IRENE Smart Grid Serviceorientierte IT-Architektur Wechselrichter PV-Anlage Last PV-Anlage Fast control component/ HW integrated Internetbasierte Veröffentlichung Solarkataster Allgäu 9