Bosch Energy Storage Solutions

Transkript

1 Bosch Energy Storage Solutions Braderup 3. Dezember

2 Agenda 1. Energiespeicher: Geschäftsfeld der Robert Bosch GmbH 2. Bosch Energy Storage Solutions: Einführung 3. Anwendungsfälle für Speicher und Referenzen 4. Energy Management System 2

3 Kenndaten 2014 Bosch-Gruppe gesamt 48,9 Mrd. EUR Umsatz Beschäftigte Beschäftigte seit 01. April 2015* Mobility Solutions Einer der weltweit größten Zulieferer von Kraftfahrzeugtechnik 68 % Umsatzanteil Industrial Technology Führend in Antriebs- und Steuerungstechnologie Verpackungs- und Prozesstechnik Energy and Building Technology Consumer Goods Führender Hersteller von Sicherheitstechnik Weltmarktführer von Heizungsprodukten und Warmwasserlösungen Führender Anbieter von Elektrowerkzeugen und -zubehör Führender Anbieter von Hausgeräten 32 % Umsatzanteil *Inkl. BSH Hausgeräte GmbH (ehermalig BSH Bosch und Siemens Hausgeräte GmbH) und Robert Bosch Automotive Steering GmbH (ehemalig ZF Lenksysteme GmbH). 3

4 Innovative Energietechnologien von Bosch Komponenten für Wind- und Solarenergie Stationäre Speichertechnik Komponenten für Windkraftanlagen Wechselrichter Stationäre PV-Speicherlösungen für den residentiellen Bereich, sowie kommerzielle & Industrieanwendungen Projekte im MW-Energieversorgerumfeld Industrieanwendungen Erzeugung Infrastruktur Verbrauch / Effizienz Dienstleistung / Vernetzung Gebäudetechnik Energiedienstleistungen Softwarelösungen Hocheffiziente Gas- und Ölkessel/-thermen, BHKW, Wärmepumpen, Solarthermie, thermische Speicher, Geothermie Ganzheitliche Optimierungskonzepte Antriebs- und Steuerungstechnik Industriekessel für Warmwasser und Dampf, KWK-Anlagen Dezentrales Energiemanagement Energieoptimierung in v.a. kommerziellen u. (Industrie-)Gebäuden Effizienzdienstleistungen Internet-basierte System- und Dienstplattformen Diverse smart energy-anwendungen (z.b. virtuelle Kraftwerke, smart metering, smart home/smart grid) 4

5 Bosch im Energiegeschäft Software Energieeffizienzlösungen Wechselrichter Großprojekte für Energieversorger Speicher -lösungen Wohn- und gewerbliche Gebäude Sensoren Batterie- Fachwissen 5

7 Auslegung und Betrieb bestimmen technischen und ökonomischen Nutzen der Projekte Analyse der Daten & Anforderungen Bosch Planning Tool für optimale Systemauslegung Unterstützung & Anleitung in der Betriebsphase Maßgeschneiderte Service- Module für höchste operative Erträge Kundenspezifische Systemgarantien 5 1 Service: Finanzierung & Betrieb/ Wartung Service: Planung und Beratung Errichtung und Inbetriebnahme 4 Systemdesign, Hardware Steuerung, Software Erfahrenes Projekt-Management für nahtlose & schnelle Umsetzung Weltweite Unterstützung 2 3 Kostenoptimiertes thermisches, mechanisches und elektrisches Design auf Basis verlässlicher und zertifizierter Komponenten Hervorragendes Energie Managementsystem für Speicher und alle Energie-Erzeuger für höhere Erträge und niedrigere Kosten Zukunftsweisende Vorhersageund Optimierungsalgorithmen für überragende Performance 7

8 Bosch Audit Service Individuelle Software für die Optimierung Ihrer Speicherlösung vom 1.Tag an INPUTS Last Tarife Erneuerbare Energien Regulierung Bosch Planning Tool Optimierung von Speicher und Erzeugern Nutzen Niedrigere Batteriekosten Höherer Umsatz Schnellere Prototypanwendung LCOE 1 ( /kwh) Power (kw) Speichergröße Storage (kwh) Speicherbetrieb Load Grid Storage Wirtschaftlichkeit NPV IRR 8% Payback OUTPUTS 6 yr 8 1 LCOE = Anhaltswerte Stromkosten ( /kwh)

9 BESS: Projektmanagement vor Ort 10

11 Speicher nützen auf unterschiedlichen Ebenen im Stromnetz Zentrale Erzeugung Lastverschiebung Optimierter Kraftwerksbetrieb ÜNB Dezentrale Erzeugung Eigenverbrauch Systemdienstleistungen Lastspitzenkappung Netzdienlichkeit VNB CHP Energiehandel Erneuerbarer Energien Integration Vermarktungsfähigkeit : Transformator Regelenergie Reserveleistung Vermeidung von Netzüberlastung Netzausbau Systemdienstleistungen Leistungsspitzenkappung Notstrom Industrie Kommerziell & Residentiell Eigenverbrauch Notstrom 12 ÜNB:Übertragungsnetzbetreiber, VNB: Verteilnetzbetreiber

12 Unsere Referenzen 135 kwh Kelsterbach, DE, Quartierspeicher 1 MWh Braderup, DE, Minimierung EE Abregelung 2,4 MWh Braderup, DE, Regelenergie 20 kwh Hildburghausen, DE, PV Eigenverbrauch 2 MWh Hamburg, DE, Regelenergie 135 kwh Fort Bragg, US, Microgrid 13

13 MWh-Speicher in Braderup: Netzentlastung, Eigenverbrauch und Regelenergiebereitstellung Hybrid Speichersystem Eröffnung: MW/ 2,4 MWh Lithium-Ionen-Batterien plus 0,3 MW/ 1,2 MWh Vanadium-Redoxflow-Batterie 3 Batterie-Container, 1 Leistungselektronik- Container, 1 Hauslösung für Vanadium-System Integriert mit Windpark Vermeidung von Netzüberlastung, Netzdienstleistungen Teilnahme am EEX-Stromhandel und Regelenergiemarkt Betreiber: Energiespeicher Nord GmbH & Co. KG 14

14 Projekt Second Life 2 MW/2MWh Speichersystem Größe: 2MW/2MWh Projektpartner: Bosch, BMW und Vattenfall Verbindung von Stromspeichern und Elektromobilität Bosch: Integration und Steuerung der Batterien Lithium-Ionen-Batterien aus BMW- Elektrofahrzeugen ActiveE und i3 Standort: Hamburger - Hafen City, Cruise Terminal 3 Das gesamte System ist kompakt genug, um in eine kleine Betonstation zu passen Rechnerisch ist die Leistung groß genug, um 30 Vier-Personen-Haushalte für sieben Tage mit Strom zu versorgen. Installation Ende 2015 Betreiber: Vattenfall; Speicher wird Teil eines virtuellen Kraftwerks 15

15 Prinzip Frequenzregelung Regelenergie Frequenzregelung durch ÜNB s erforderlich, um unerwartete Unterschiede zwischen Last und Verbrauch abzufedern Ziel: Systemstabilität beibehalten Organisation über Ausschreibungen durch ÜNB s 16 Bisher ist der Transmission Code die Basis für den Markt für Frequenzregelung: Auflistung aller technischen Anforderungen und der Bedingungen für die Präqualifizierung ÜNB: Übertragungsnetzbetreiber SRL: Sekundärregelleistung PRL: Primärregelleistung Bildquellen: Consentec, Amprion

16 Vorteile des Speichereinsatzes für PRL Regelenergie Leistung Leistung Nutzung konventioneller Kraftwerke 70 MW 60 MW 50 MW Nennleistung Leistungsverlauf Zeit +10 MW 0 MW -10 MW Nennleistung Leistungsverlauf Betriebsbereich Betriebsbereich Zeit Nutzung von Batteriespeichern 17

17 Vorteile des Speichereinsatzes für PRL Regelenergie Konventionelle Erzeugung ist weniger dynamisch und muss kontinuierlich mit Mindestleistung betrieben werden um Regelleistung bereitzustellen (mustrun). Im ungünstigsten Fall werden durch den Betrieb der konventionellen Kraftwerke mit Mindestleistung Erneuerbare Energien verdrängt. Batteriespeicher können über ihren gesamten Leistungsbereich schnell und präzise Regelleistung erbringen Batteriespeicher sind außerdem schnell zu installieren transportabel können für mehrere Anwendungen genutzt werden 18

18 Primärregelleistung Beispielrechnung Regelenergie Annahmen Kumulierter Cash-Flow Vermarktete Leistung Einnahmen Bereitstellung Leistung pro Jahr CAPEX 1 1 MW /Woche 48 Wochen Basierend auf der Annahme einer Lieferung in Q4/2017 Kumulierter Cash-flow [T ] Zeit [Jahre] OPEX Ergibt sich aus Wartung, Vermarktung, Besicherung, Nachrüstung Batteriemodule, Recycling, etc. Ergebnis Amortisationsdauer ~ 9 Jahre IRR, 20 Jahre ~ 8% 1 projektspezifische Bau- und Netzanschlusskosten sind im Einzelfall zu prüfen 19

20 Ziele des Energiemanagements Ziel: Netzdienlicher Betrieb Minimierung des Stromzukaufs über das Netz (Erhöhung Eigenverbrauchsanteil) Minimierung des Spitzenlastzukaufs über das Netz Minimierung der Einspeisespitzen über das Netz Bosch-Lösung: Model Predictive Control (MPC) PV- und Lastprognosen verwenden Stochastische Optimierung um Speicher und BHKW zu regeln 21

21 Bosch-Steuerung maximiert die Energienutzung und die Systemsicherheit Hierarchische Steuerungsarchitektur SW Komponenten Funktionen Implementierung Energiemanagement system Planung der optimalen Nutzung des ESS und anderen Erzeugungsanlagen durch die Reduktion der Energiekosten und/oder der Zunahme von Einnahmen gemäß der internen Speicherdaten (technische Kostenkriterien, Ladezustand), Zustände von anderen verbundenen Anlagen und externen Einflussfaktoren (Netztarife, Nachfragemanagement-Anforderungen) IPC/Cloud System SCADA/Monitoring Mensch-Maschine Interface zur Überwachung des ESS und anderen Komponenten des Systems Speicherung von Variablen und Berichterstattung der Systemleistung IPC/Cloud Kommunikationsschnittstelle mit der Außenwelt Energiespeichersys tem-steuerung (ESS) Steuerung des Leistungsflusses des ESS durch den Inverter Inverter-Regelung und Sicherheitsfunktionen Steuerung von ESS Subsystemen, Monitoring von Fehlern, Alarmfunktion PLC Control s maker Batteriemanagementsystem (BMS) Messung von Betriebsparametern des Batteriesystems Einschätzung des SOC BMU 22

22 Energiemanagementsystem: konfigurierbare und flexible Plattform für verschiedene Anwendungen Energiemanagement system Optimierte Leistungsbefehle werden durch das ESS und andere Energieressourcen, basierend auf Prognosen und Messungen, implementiert. Befähigung der SW Komponenten für komplexe Anwendungen: Reduktion des Leistungspreises Monatliche Stromrechnung = Energiekosten + Leistungspreis Integration von Erneuerbaren Energien gemäß den Bestimmungen der Netzbetreiber Netzdienlicher Betrieb von Microgrids kw Grid purchase Measured load Prediction Threshold Grid Feed-in PV Production SOE 400 Control s maker Time (days) 23

23 Comparison between load and prediction time, days Komponenten des Energiemanagementsystems Power, kw Lastvorhersage DB Verteilungs-Planer (Optimiert die Leistungs- Verteilung für die nächsten 24h) DB Feldmessungen Verteilungs-Steuerung (Verteilung der verfügbaren Leistungen) DB PV Prognose (prognostizierte PV-Leistung) DB BHKW Prognose (prognostizierte BHKW-Leistung) Bietet Korrekturen zwischen 5min Updates Leistungsbefehle Energiespeicher system- Steuerung DB 24

24 Netzdienlicher Betrieb Wintertag (Echte Daten) Optimierter Betrieb Ohne EMS 25

25 Vielen Dank! Kontakt: Bitte besuchen Sie unsere Homepage: und unseren Blog: 26