Energiepolitische Ziele Ziele der EU EU Roadmap 2050: -80% CO2. Totalumbau des Energiesystems Energiewende

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2 Die Herausforderung! Energiepolitische Ziele Ziele der EU EU Roadmap 2050: -80% CO2 IKT Revolution Internetisierung Internet der Dinge Miniaturisierung Vernetzung Totalumbau des Energiesystems Energiewende Gesellschaftliche Strömungen Individualisierung Autarkie-Streben Umweltbewusstsein Die Energiewende ist also nicht bloß der Ersatz fossiler Brennstoffe durch Erneuerbare Energien, sondern bedeutet einen Systemwechsel in der Energiewirtschaft! 2 Christoph Groiß,

3 Die Herausforderung! Zukünftiger Ausbau erneuerbarer Energie: MW ungeregelte Nachfrage Spitzenlast: z.b. Pumpspeicher? Mittellast: z.b. Wasserkraft- Tagesspeicher trifft auf Fluktuierendes Angebot Quelle: ISET e.v., Kassel Grundlast: z.b. Laufwasserkraftwerke Wie erfolgt der Ausgleich? Einspeiseprofil Wind 00:00 02:00 04:00 06:00 08:00 10:00 12:00 14:00 16:00 18:00 20:00 22:00 00:00 Quelle: Typisches Netzlastprofil Einspeiseprofil Photovoltaik Früher: generation follows load Smart Grids Ansatz: load follows generation 3 Christoph Groiß,

4 ENTSO-E! European" Network of " Transmission " System " Operators for " Electricity " Quelle: wikipedia 4 Christoph Groiß,

5 Die Herausforderung! Ausgleich elektrische Erzeugung und Verbrauch - Zeitbereiche" Echtzeit " Schwungmassen" Virtuelle Schwungmassen "" Regelenergie (primär, sekundär und tertiär)" Pumpspeicher" regelbare Kraftwerke" virtual power plants (VPP)" Tag- Nacht Ausgleich" Pumpspeicher" Batteriespeicher" Verschiebbare Lasten" Saisonaler Ausgleich" Jahresspeicher" Thermische Kraftwerke" Power-to-Gas" Quelle: TU Wien, Gawlik 5 Christoph Groiß,

6 Möglichkeiten zum Ausgleich der Leistungsbilanz! 1. Verbrauch steuern Beispiele Wärmepumpe + Pufferspeicher Spülmaschine Kühlhaus / Gefriertruhen Demand Side Managment Nutzung virtueller Speicher gesteuertes Laden E-Autos 2. Mehr Speicher ans Netz Heute: Pumpspeicher = + Zukünftig auch geparkte E-Fahrzeuge (?) Vehicle to Grid Stationäre Akkus Rotationsspeicher 3. Erzeugung regeln steuerbar fluktuierend Regelung Erneuerbare Energie-Einspeiser, Lastanpassung Smart Grids intelligentes Management und Ausgleich 6 Christoph Groiß,

7 Herausforderung aus Netzsicht! Klassische Struktur Verteilernetze ursprünglich hauptsächlich für Verbraucher konzipiert. Ausbau Erneuerbarer Energien viele dezentrale Einspeiser kommen im Verteilernetz dazu Zentrale Großkraftwerke Unidirektionaler Lastfluss Transportnetz Verteilernetz regional Verteilernetz lokal Dezentrale Verbraucher und Einspeiser Bidirektionaler Lastfluss 7 Christoph Groiß,

8 Integration erneuerbarer Energien in die Verteilernetze Einhaltung Leistungs- und Spannungsgrenzen! Einspeiser Leitungsabschnitte Verbraucher Spannung U max U N U min Leitungslänge (l) Verbraucher + dezentrale Einspeisung ohne Regelung Nur Verbraucher 8 Christoph Groiß,

9 Integration erneuerbarer Energien in die Verteilernetze Regelungsmöglichkeiten! Q (P) Q (P) Einspeiser Leitungsabschnitte Verbraucher P P P Spannung U max U N U min Leitungslänge (l) Verbraucher + dezentrale Einspeisung ohne Regelung Verbraucher + dezentrale Einspeisung mit Regelung Trafostufung Verbraucher + dezentrale Einspeisung mit Leistungsregelung Erzeuger (Blindleistung, ggf. auch Wirkleistung) 9 Christoph Groiß,

10 Integration erneuerbarer Energien in die Verteilernetze Regelungsmöglichkeiten! Q (P) Q (P) Einspeiser Leitungsabschnitte Verbraucher P P P Spannung U max U N U min Leitungslänge (l) Verbraucher + dezentrale Einspeisung ohne Regelung Verbraucher + dezentrale Einspeisung mit Regelung Trafostufung Verbraucher + dezentrale Einspeisung mit Leistungsregelung Erzeuger (Blindleistung, ggf. auch Wirkleistung) Verbraucher + dezentrale Einspeisung mit Leistungsregelung Erzeuger und Regelung Trafostufung 10 Christoph Groiß,

11 Smart Grids Modellregion Salzburg! Im Dezember 2009 wurde Salzburg vom Klima- und Energiefonds als 1. Smart Grids Modellregion Österreichs ausgezeichnet. Ziele der Modellregion sind:!! Zusammenführen aller Smart Grid Fragestellungen in der Modellregion! Umsetzung mit Fokus auf" Entwicklung der Technik! Analyse Kundenverhalten und -akzeptanz! Umsetzung des Gesamtsystems!!in realen Netzbereichen!!in Form von richtungs-" "weisenden Leuchtturm-! "Projekten " Grafik: Wolfgang Prüggler, TU Wien 11 Christoph Groiß,

12 Smart Grids Modellregion Salzburg! Leuchtturmprojekt " Modellgemeinde Köstendorf" 12 Christoph Groiß,

13 Smart Grids Modellgemeinde Köstendorf! Modellgemeinde Köstendorf Stadt Salzburg 13 Christoph Groiß,

14 Neue PV-Anlagen Bestehende PV-Anlagen 14 Christoph Groiß,

15 ! Leuchtturmprojekt: Smart Grids Modellgemeinde Köstendorf! 36 E-Autos + regelbare Ladestationen Stufenw. Regelung Ladestrom + Home Automation: Steuerung Wärmepumpen, etc. 43 PV-Anlagen (192 kwp) + Regelbare Wechselrichter Wirk- und Blindleistungs-Regelung Smart LV Grid Controller ( Dirigent ) 1 Regelbarer Ortsnetztrafo 250 kva; 5-stufige Spannungs-Regelung Monitoring : Smart Meters als Augen im Netz Der Dirigent (Controller) dirigiert mit Hilfe seiner Augen im Netz (Smart Meter) das Orchester der Smart Grid Komponenten (Wechselrichter, Ladestationen, automatisierte Aggregate) und sorgt für ein harmonisches Ganzes (reibungslosen Betrieb des Niederspannungsnetzes). 15 Christoph Groiß,

16 Das Regelungskonzept! Intelligenter Spannungsregler dirigiert mit Hilfe der Smart Meter ( Augen im Netz ) das Orchester der Smart Grid Komponenten und sorgt für ein harmonisches Ganzes (reibungsloser Betrieb des Niederspannungsnetzes) BEA - Building Energy Agent sorgt dafür dass möglichst viel des von der PV-Anlage gelieferten Stroms im Haus verbraucht wird und setzt bei kritischem Netzzustand die Vorgaben des Spannungsreglers um. 16 Christoph Groiß,

17 Regelbarer Ortsnetztrafo! 5-stufiger Regelbarer Ortsnetztrafo kann die Anzahl der Windungen und damit das Verhältnis der Spannungen während des Betriebs in fünf Stufen anpassen und somit zur Spannungsregelung beitragen. 17 Christoph Groiß,

18 Weitere Smart Grid Komponenten! Smart Meter: Liefert detaillierte Verbrauchsdaten als Basis für Eigenverbrauchsoptimierung und Energiefeedback Dienen als Augen im Netz zur Erfassung des aktuellen Netzzustands (insbesondere Spannung) Regelbarer Wechselrichter: Liefert Daten über die aktuelle Einspeisesituation Fernparametrierbare Blind- und Wirkleistungskennlinien Erhält Vorgaben von Spannungsregler bzw. BEA Trägt somit zur Spannungshaltung bei Regelbare Ladestation: Fernparametrierbare Ober- und Unterspannungsgrenzen Dynamische Anpassung des Ladestroms Vermeidung von thermischer Überlastung bzw. von Spannungsbandverletzungen Eigenverbrauchsoptimierung nach Vorgabe des BEA 18 Christoph Groiß,

19 Smart Grids Modellregion Salzburg! Leuchtturmprojekt " HiT / RosaZukunft" 19 Christoph Groiß,

20 HiT Planung und Bau! Planung, Realisierung, Bau, Betrieb und Monitoring einer Smart Grid optimierten Wohnanlage in Salzburg " 130 Miet- und Eigentumswohnungen für unterschiedliche Nutzergruppen (Generationen-Wohnen): Junges Wohnen Eigentum für ältere Personen altersgerechtes Wohnen mit technischer Unterstützung Wohnbetreuung 20 Christoph Groiß,

21 Ziele von HiT! Intelligente Netze und deren Komponenten erlebbar machen " Optimale Nutzung der Erzeugungseinheiten in Hinblick auf die Netzanforderungen" Glättung von Lastspitzen optimale Nutzung der eigenen Energie-Ressourcen Vermeidung teurer Spitzenlasten Nutzer als aktive Teilnehmer einbinden" Bewusstsein für das Thema Energie wecken " 21 Christoph Groiß,

22 Montage Pufferspeicher! 22 Christoph Groiß,

23 Energiekonzept! Pufferspeicher Fernwärme als Backupsystem Blockheizkraftwerk biogasbetrieben Zweistufige Wärmepumpen modular Wärmequelle Tiefenbohrungen 23 Christoph Groiß, Salzburg Wohnbau

24 Leuchtturmprojekt: Rosa Zukunft Lastprofil nicht optimiert" 24 Christoph Groiß,

25 Leuchtturmprojekt: Rosa Zukunft Beispiel: Lastprofil Smart Grid-optimiert" 25 Christoph Groiß,

26 Einsatz innovativer Informationstechnologien! Energie Cockpit & monatlicher Newsletter der Salzburg AG" " 26 Christoph Groiß,

27 Einsatz innovativer Informationstechnologien! Komponenten der Gebäudetechnik:" Eco-Button " Raumtemperaturregler + Urlaubsmodus" Raumluftsensor für Temperatur, relative Feuchte, CO2 Konzentration" 27 Christoph Groiß,

28 Einsatz innovativer Interaktionstechnologien! " " Prognose und Stromverbrauch nach Farben" 28 Christoph Groiß,

29 Prognose und variable Tarife! Gesamtpreiskurve = Spotpreisprognose + Netzpreiskurve" (Energiehandel) (Bereich Netze)" " /MWh" 50" 45" 40" 35" 30" 25" 20" Beispiel Gesamtpreiskurve am ,01" 40,39" 37,91" 37,55" 35,86" 33,59" 33,95" 31,96" 32,01" 32,6" 34" 34,8" 47,04" 45,91" 35,72" 31,95" 30,27" 23,04" Beispiel var. Tarife! Farbe! Preis! rot! 21,528" gelb! 16,536" grün! 11,136" 15" 10" 10,19" 5" 4,85" 5,01" 0" 0" 2,04" 0" 0,06" 5" 10" 15" 20" Uhrzeit" 29 Christoph Groiß,

30 SGMS HiT Wohngebäude! 30 Christoph Groiß,

31 Zusammenfassung! n Energiewende bedeutet Systemwechsel" n Effiziente Einbindung von Gebäuden n Effiziente Einbindung dezentraler Erzeuger " n Einspeisekapazität durch Smart Grids deutlich erhöht " n Smart Grids als ein Lösungsansatz " 31 Christoph Groiß,

32 SGMS Ergebnisse & Erkenntnisse! n Zusammenfassung der projektübergreifenden Ergebnisse & Erkenntnisse aus der SGMS" n In Deutsch und Englisch verfügbar auch unter " 32 Christoph Groiß,

33 Dr. Christoph Groiß Salzburg Netz GmbH, Bayerhamerstraße Salzburg, Austria Tel. +43/662/ Fax +43/662/ Christoph Groiß,