BASLER ENERGIEDEBATTE 2016 NETZKONVERGENZ & WÄRMESPEICHER DIE SCHWEIZ ALS ZWEITES DÄNEMARK? MARTIN BRUNNER RAMBOLL AG

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1 BASLER ENERGIEDEBATTE 2016 NETZKONVERGENZ & WÄRMESPEICHER DIE SCHWEIZ ALS ZWEITES DÄNEMARK? MARTIN BRUNNER RAMBOLL AG

2 DEFINITIONEN Fernwärme Speicher Produktion und Bezug sind örtlich zeitlich getrennt

3 RAMBOLL GROUP ÜBERBLICK 1945 gegründet von zwei dänischen Ingenieuren Heute: ein internationales Unternehmen mit über 13,000 engagierten Fachleuten Bereiche Energie, Industrie, Umwelt, Bau und Transport Im Besitz einer Stiftung, frei von kommerziellen Interessen von Aktionären

4 RAMBOLL ENERGY BEREICHE Planung, Beratung, Projektund Gesamtbauleitung und in den Bereichen: Fernwärme/Fernkälte Energie aus Abfall Wind Sonne Biomasse Über 700 Mitarbeiter in 8 Ländern Seit Januar 2011 Niederlassung in der Schweiz

5 RAMBOLL SCHWEIZ ÜBERBLICK Schwerpunkt Fernwärme/Fernkälte und Energie aus Abfall Generalplaner Projekt Renergia ( t/a, 320 Mio CHF)) Idee und Ausführungsplanung Fernwärmeleitung Perlen- Emmen (10 km, 26 MW)

6 INTEGRIERTE ENERGIESYSTEME VISION SMART CITY

7 INTEGRIERTE ENERGIESYSTEME MERKMALE VON SMART CITIES Zusatzbrennstoff (Biomasse) für WKK-Anlage Zusatzbrennstoff (Stroh) für WKK-Anlage Regenerative Energielieferanten Offshore Windpark Grossgebäude Wohngebäude Hafen (Anlieferung Biomasse) Abwasserbehandlung + Biogas Anlage Solarthermische Anlage + Wärmespeicherung Gebäude mit Photovoltaik- Anlage Gebäude mit Wärmepumpe, Photovoltaik-Anlage und Windturbine WKK-Anlage, (Brennstoffe; Gas, Stroh, Holz, Siedlungsabfall) + Wärmespeicherung) Fernwärme/-kälte Anlage + Kaltwasser-Speicherung Industrie + Kraftwerke Wohn- + Arbeitsraum Industrie (Prozessabwärme) Elektrizität Fernwärme Fernkälte Gas

8 INTEGRIERTE ENERGIESYSTEME WARUM VERNETZUNG? Strompreise «Elspot» Strombörse Februar 2015 Wetter: neblig Wetter: sonnig Wetter: sonnig, windig Wochenende 0

9 ENERGIE INTEGRIERTE ENERGIESYSTEME

10 ENERGIE INTEGRIERTE ENERGIESYSTEME Strom Umwandlung Kälte Wärme

11 INTEGRIERTE ENERGIESYSTEME SCHLÜSSELKOMPONENTEN Fernwärme-/ Fernkältenetz Wärme-Kraft- Koppelung Energiespeicher Marktplatz der Energie Flexible Produktion CO 2 -arme/-freie Energie Speicherung in Zeiten mit geringem Bedarf Abgabe in Spitzenlastzeiten 11

12 INTEGRIERTE ENERGIESYSTEME WÄRMESPEICHER

13 INTEGRIERTE ENERGIESYSTEME NUTZEN DER WÄRMESPEICHER Ökologische Vorteile Entkopplung der Strom- und Wärmeproduktion Produktionsanpassung an intermittierende Energien Vermeidung von Überkapazitäten und somit bestmögliche Nutzung der alternativen Energien Abdeckung von Spitzenlasten Einsparung fossiler Brennstoffe in Spitzenlastheizwerken Ökonomische Vorteile Flexibilität in der Produktion in Zeiten der höchsten Strompreise kann die Stromproduktion ausgereizt und so der Ertrag optimiert werden.

14 WÄRMESPEICHER TECHNOLOGIEN

15 SPEICHER-TECHNOLOGIEN STAHLTANKS Stahltanks als Teil des Fernwärmenetzes Kopenhagen 2 x m³

16 SPEICHER-TECHNOLOGIEN GRUBENSPEICHER Grubenspeicher in Vojens (DK) als Teil eines Solarkraftwerkes m³

17 ERFOLGREICHE BEISPIELE

18 ERFOLGREICHES BEISPIEL? ROMANTIK IST OUT ELEKTRO IST IN

19 IWB - STUDIE SMART IWB MÖGLICHKEITEN DER KONVERGENZ VON STROM- UND FERNWÄRME

20 IWB STUDIE «SMART IWB» IWB betreibt im Raum Basel das grösste Fernwärmenetz der Schweiz: Gesamtproduktion > GWh/a. Ziel: bis 2020 Fernwärme 80% CO 2 frei Fragestellung: Inwiefern können durch Nutzung von Strom aus erneuerbaren Quellen fossile Energieträger substituiert Kosten gesenkt werden 20

21 UNTERSUCHTE SZENARIEN Nutzung der intermittierenden Energie auf Basis der Strompreise und IWB Verbrauchsdaten Komponenten Wärmepumpen bis 100 MW Elektro-Heizer bis 50 MW Batterien bis 50 MWh Kriterien Reduktion der CO₂-Emissionen Wirtschaftlichkeit 21

22 RESULTATE CO 2 Emissionen Resultate Wärmepumpe Elektro- Heizer Die CO 2 -Emissionen können stark verringert werden Die CO 2 -Emissionen können bis zu einem gewissen Grad verringert werden Batterie Keinen Einfluss auf die CO 2 - Emissionen Resultat Wärmepumpen können eine ausgezeichnete Möglichkeit zur Reduktion der CO 2 -Emissionen darstellen. 22

23 RESULTATE Kosteneffizienz Resultate Wärmepumpe Elektro- Heizer Batterie Signifikante Reduktion Wärmekosten bis zu einer installierten Leistung von ca. 45 MW Leichte Reduktion Wärmekosten bis zu einer installierten Leistung von ca. 20 MW Signifikante Erhöhung der die Energiekosten. Resultat Elektroboiler und Wärmepumpen beinhalten ein signifikantes Potenzial zur Kosteneinsparung. 23

24 IWB FERNWÄRMESPEICHER Wärmespeicher Dolder als Teil des iwb-ferwärmenetzes, Speichervolumen 1 400m3 24

25 VfA Buchs (SG) ENTKOPPLUNG VON STROM- UND WÄRMEERZEUGUNG DURCH EINSATZ VON WÄRMESPEICHERN

26 VFA BUCHS (SG) Anlagenkapazität: t/jahr Absatz Fernwärme: 80 GWh/Jahr Anschlusswert FW: 65 MW Wärmespeicher: m 3 (12 x 200 m 3 ) Speicherkapazität: 240 MWh

27 VFA BUCHS - HEISSWASSERSPEICHER STRATEGIE & VORAUSSETZUNG Strategie Ertragsoptimierung durch Entkoppelung von Strom- und Wärmeproduktion Einsparung fossiler Brennstoffe für Spitzenlastkessel Voraussetzung Stromliefervertrag mit zeitlichen Tarifdifferenzen (Hoch-, Niedertarif, Spitzenlastvergütung, Tertiär- oder Sekundärregelleistung

28 FERNWÄRMESYSTEM KOPENHAGEN

29 Fernwärmesystem Kopenhagen Wärmeabgabe: Anschlussleistung: Netzausdehnung: Länge Hauptleitung: GWh/a MW 25/20 km 160 km

30 AMAGER BAKKE, KOPENHAGEN, DÄNEMARK (AMAGER HÜGEL) 2 Linien, t/a 70 bar / 440 C Dampf Abgaskondensation, Abgastemp. 40 C Fernwärmeleistung 247 MW W Grad: el. 21.9%, th. 85.1% R1 ca. 1.5

31 ENERGIEVERBUND AREAL CARLSBERG KOPENHAGEN

32 KÄLTEVERBUND AREAL CARLSBERG Anforderungen Nachhaltige Umnutzung des ehemaligen Industrieareals der Brauerei Carlsberg Ökonomisch und ökologisch nachhaltige Energieversorgung Kosteneffizient für die Gesellschaft inklusive aller Umweltkosten Konkurrenzfähig im Vergleich mit anderen Lösungen. 32

33 KÄLTEVERBUND AREAL CARLSBERG Voraussetzungen Neue Gebäude mit tiefem Wärmebedarf m 2 Energie- Bezugsfläche, davon m 2 mit Kühlbedarf Nutzungsvereinbarung mit allen Mietern und Käufern zur Sicherung von 100% Fernwärme und Fernkälte 33

34 KÄLTEVERBUND AREAL CARLSBERG Lösung Wärmeversorgung aus Netz Kopenhagen. Stromversorgung durch offshore Windparks statt lokale Photovoltaik Fernkälte auf den ganzen Areal Zentrale Kälteerzeugung mit Kältespeicher Kälte-Erzeugung ausserhalb Spitzenzeiten (Beitrag zur Netzstabilisierung) Abwärmenutzung im Fernwärmenetz Ökologisch unschlagbar 34

35 KÄLTEVERBUND AREAL CARLSBERG Vorteile Eine zentrale Kälteerzeugung Einfache Integration von Kälte-speichern Spitzen können aus dem Speicher gedeckt werden Kälte-Erzeugung ausserhalb Spitzenzeiten (Beitrag zur Netzstabilisierung) Investitionskosten skalierbar Insgesamt Leistungsreduktion von über 40% (von 14 auf 8 MW) Gesamtkosten wesentlich reduziert 35

36 FAZIT Die Energiewende ist nicht nur elektrisch, eine echte Energiewende ist auch thermisch Integrierte Energiesysteme ermöglichen eine CO 2 -arme oder sogar CO 2 -freie Wärmeversorgung Ohne Fernwärme keine Smart Cities Ohne Wärmespeicher keine integrierten Energiesysteme

37 SCHLUSSFOLGERUNGEN Synergie von thermischen und elektrischen Systemen ist keine Bieridee, sondern erfahrbare Realität. Besten Dank für Ihre Aufmerksamkeit.