Praxiserprobung des Regionalen Virtuellen Kraftwerks auf Basis der Mikro-KWK Technologie

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1 Praxiserprobung des Regionalen Virtuellen Kraftwerks auf Basis der Mikro-KWK Technologie PD Dr.-Ing. habil. J. Seifert TU Dresden Statusseminar Energieforschung für die Wärmewende Frankfurt, April 2016

2 Inhalt des Vortrages: 1. Projektdaten 2. Ausgangssituation 3. Das RVK Projekt 3.1 Arbeitspunkte 3.2 Labormessungen 3.3 Messtechnik und Software 3.4 Feldtest 4. Zeitschiene 5. Fazit / Ausblick Statusseminar EnEff:Wärme

3 1. Projektdaten Titel: Laufzeit: 01/ /2017 Partner: Förderung: Budget: 2 Millionen Praxiserprobung des Regionalen Virtuellen Kraftwerks auf Basis der Mikro-KWK Technologie EWE AG Oldenburg / TU Dresden Bundesministerium für Wirtschaft und Energie Statusseminar EnEff:Wärme

4 2. Ausgangssituation Vorgängerprojekt : Verbundprojekt: Regionales Virtuelles Kraftwerk auf Basis der Mini- und Mikro-KWK Technologie Intelligente Vernetzung von thermischen und elektrischen Verbrauchersystemen" 1. theoretische Algorithmen sind vorhanden 2. gerätetechnische Voruntersuchungen 3. numerische Simulationen komplexer Versorgungsstrukturen wurde vorgenommen 4. jedoch keine Erprobung im Feldtest 5. hohes Interesse von lokalen Energieversorgungsunternehmen an der RVK-Technologie Demonstration eines Regionalen Virtuellen Kraftwerks ist zwingend notwendig Statusseminar EnEff:Wärme

5 Randbedingungen für die Transformation von Energiesystemen 1. Versorgungssicherheit, geringe Netzausbaukosten, wirtschaftliche Energieversorgung 2. Flexibilität / Regionalität / Märkte 3. Erzeugung, Verbrauch und Speicherung müssen koordiniert erfolgen Definition: Ein virtuelles Kraftwerk ist die Verbindung von dezentralen Energieerzeugungsanlagen, thermischen und elektrischen Speichermöglichkeiten und steuerbaren Energieverbrauchern (passiv / aktiv) mit einer Kommunikationszentrale und der koordinierte Betrieb des Verbunds. Technikneutralität Statusseminar EnEff:Wärme

6 3. Das RVK Projekt 3.1 Arbeitspunkte Regionales Virtuelles Kraftwerk Labor / numerische Simulation Kommunikations-/ Messtechnik Feldtest Vermarktung - Analyse thermischer / elektrischen Anlagenintegration im Gebäude Kommunikation (Identifikation und Test der Anlagenschnitt-stellen) Lastprognose (thermische Versorgungszustände) Hardwareentwicklung zur Informationsübertragung Verschlüsselung Datensicherheit Bidirektionale Datenübertragung Entwicklung von Messtechnik Betrieb Regionales Virtuelles Kraftwerk Test und Weiterentwicklung von regelungstechnischen Strategien zum Betrieb eines RVK-Systems Geschäftsmodelle Entwicklung und Bewertung von Vermarktungsmodellen Adaption (Anpassung Systematik auf andere Energiesysteme) Clustern von Energiesystemen Fehlerbehebung / Weiterentwicklung Ergebnisse aus früheren Projekten Statusseminar EnEff:Wärme

7 3.2 Labormessungen Elektrischer Versuchsstand Thermischer Versuchsstand Übergabesystem Combined Energy Lab 2.0 Ziel: interne Zertifizierung von Geräten - RVK-Ready Statusseminar EnEff:Wärme

8 3.3 Messtechnik / Software Temperaturmesstechnik Kommunikationstechnik (RVK - Gateway) Temperaturlanze im Speicher J 1 J 2... J x J 1 J 2... J x Sensorband unterhalb der Dämmung Prototyp Temperaturlanze Prototyp Temperaturmessband Temperaturmesstechnik für Speichersysteme Kommunikationstechnik für Energiesysteme Statusseminar EnEff:Wärme

9 - Umsetzung eines hierarchischen Ebenenmodells Das Regionale Virtuelle Kraftwerk P el,soll,n = f(τ) Algorithmus zur Aufteilung auf die elekt. Netze Ebene 2 Steuer- und Regelungsebene W el,rvk ; φ min P el,soll,rvk = f(τ) Vermarktung (Energiemarkt, Regelenergiemark, Systemdienstleistung P el,soll,a = f(τ) Algorithmus zur Aufteilung auf Gebäude Ebene 1 elektr. Netz (NS/MS) W el,n ; φ min P el,ist,n = f(τ) Ebene 0 Gebäude W el,a ; φ min P el,ist,a = f(τ) Software- und Informationsstruktur des RVK Systems Statusseminar EnEff:Wärme

10 Flexibilitätspotentiale Beispielberechnung eines RVK Systems mit 100 Teilnehmern (Ebenenmodel) Statusseminar EnEff:Wärme

11 3.4 Feldtest - Installation von 15 KWK + 2 Brennstoffzellen im Raum Oldenburg / einheitliche Installation - Zusammenfassung der Standorte in einem virtuellen Ortsnetz Feldteststandorte Oldenburg Statusseminar EnEff:Wärme

12 Volumenstromsensoren Speicher mit Heizstab Feldtestinstallation Schemata Feldtestinstallation Realität Statusseminar EnEff:Wärme

13 Feldtestinstallation: ECO-Power 1.0 mit erweiterter Elektrischer Messtechnik Feldtestinstallation: beheizter Speicher, mit Frisch-Wasserstation Statusseminar EnEff:Wärme

14 4. Zeitschiene Phase 1 Phase 2 Phase 3 1/ / /2017 Aufbau des RVK- Systems 17 Feldtestanlagen inkl. Kommunikation 15 BHKWs (Verbrennungsmotoren) + 2 Brennstoffzellen Dauerbetrieb des Regionalen Virtuellen Kraftwerks - Test und Bewertung der Einsatzszenarien Analyse der Daten Projektbegleitende Maßnahmen (Informationsveranstaltungen / Veröffentlichungen / Beratung) Statusseminar EnEff:Wärme

15 Elektroenergienetz Gasnetz 5. Fazit / Ausblick (aufgrund der bisherigen Projektergebnisse) Kommunikationsnetz Speicher RVK 1. Installation des RVK Systems ist erfolgt 2. Neuentwicklungen bei: - IK Technologie Elektroenergiespeicher Gasspeicher - Software (thermische / elektrische Prognose) Wandlungseinheiten 3. Zukunftstechnologie KWK passt zu EFH (Produkte derzeit in der Markteinführung) Speicher 4. Standardisierte Schnittstellendefinition zu anderen Erzeugungseinheiten (Hybridisierung) Elektroenergiespeicher RVK Gasspeicher Regionales Virtuelles Kraftwerk im Energiesystem Der Schlüssel zur Energiewende liegt in der Realisierung von regionalen Flexibilitäten und der ganzheitlichen Integration von Elektrizität-/ Gas- / Wärme- und Kommunikationssystemen Statusseminar EnEff:Wärme

16 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! PD Dr.-Ing. habil. J. Seifert TU Dresden Statusseminar Energieforschung für die Wärmewende Frankfurt, April 2016

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