Energieversorgung und verteilung heute. Einsatz von Großspeichern

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1 IVR Energieverteilungen GmbH Energieversorgung und verteilung heute Einsatz von Großspeichern Dipl.-Ing. Frank Reinicke, Geschäftsführer

2 AGENDA Kurzvorstellung IVR Energiebedarf und Erzeugung Beispielhafte Lastgangkurven Wichtige Fragestellungen für die Projektierung und Errichtung Speicherlösung Beispielstudie und wirtschaftliche Betrachtung

3 Von der Energieerzeugung bis zur Betriebsführung

4 Planen & Realisieren weltweit Planung, Projektierung & Realisierung von Energieversorgungs- und Verteilungsanlagen 0,4 kv kv Konzepterstellung - Variantenvergleich - Budgetierung von technischen Lösungen im Sektor Energieversorgung und Verteilung 0,4KV KV Erarbeitung von mathematischen Modellen SDL - Zertifizierung Erarbeitung von Schutzkonzepten Erarbeitung von Netzstrukturen 0,4-110 KV Lastflussberechnungen, Kurzschlussberechnungen Baugenehmigungen Erstellung von Schaltungshandbüchern und technischen Gesamtdokumentationen technische Abklärung und Dokumentation mit dem Energieversorger Erarbeitung von Sonderlösungen wie Insellösungen und Speicherlösungen 500 Q = -113,3 Mvar P / MW cos_phi = 0,95 over-/underexcited (demanded by TSO) P-Q-curve on 110 kv side of substation Tariverde Q = 113,3 Mvar P max 344 MW Q / Mvar underexcited(inductive) overexcited (capacitive)

5 Planen & Realisieren weltweit Trafostationen / Übergabestationen / Umspannwerke in Beton- und Stahlblechausführung Kompaktstationen (nicht begehbar) Trafo - Schaltstationen (begehbar) Schalthäuser für Knoten- und Schutzaufgaben Kommunikationsstationen für Bahn- und Telekommunikation Sonderstationen F 90 Sonderstationen in Ausführung und Design Anwendungen Solar, Wind, BioGas, Wasserversorgung, Aggregategebäude für BHKW und Notstromversorgung, Industrie, Energieversorger, Bahn und Verkehr, Telekommunikation Prüfungen IEC ; Prüfung A und B mit SF6 und luftisolierte MS-Anlagen Schutzklasse IP 24 D, Temperaturklasse 20 und 10 EMV - Prüfung, Öldichtigkeitsprüfung

6 Speicherlösung anadium Redox Flow Batterie (VRFB)

7 Die anadium Redox Flow Battery (VRFB) ist eine wiederaufladbare Batterie, bei der die Energiespeicherung und Abgabe durch Redox Reaktion zwischen in Elektrolytlösung gelösten Vanadium Ionen erfolgt. Die Hauptkomponenten des RF Speichersystems sind einerseits anreihbare Zellen, in denen die Reaktionen der Vanadium Ionen stattfinden und andererseits Elektrolyttanks, aus denen die Zellen gespeist bzw. aus diesen gelöste Vanadium Ionen entnommen werden.

8 VRFB bietet den bedeutenden Vorteil, dass Leistung (kw) und Energie Abgabe (kwh) unabhängige Variablen sind, da die Leistung durch die jeweilige Konstruktionsvariante der anreihbaren Zellen bestimmt wird und die Energie von der Größe der Tanks abhängt. Somit kann die VRFB entweder für die Energie oder für die Leistungsabgabe optimiert und daher zu einer Vielzahl von stationären Anwendungen eingesetzt werden. Anwendung Size Backup System 5 10 MW Frequenzregelung 1 5 MW Integration Erneuerbarer Energien kw kw EVU: Energie Übertragung/ Verteilung, Netzunterstützung Dezentralisiertes Energie Speicher System (DESS) kw Hours 4 5 0,25 1, Energymanagement für Privathaushalte 5 10 kw

9 Anwendungen des V anadium Redox Flow Speicher Systems

10 Wirkungsweise derv RFB Charge Laden Discharge Entladen Generator AC/DC Converter AC/DC Converter Load + Cell Zelle - Cell Zelle + - V 5+/ V 4+ Elektrolyt(e) Tank e- Electrode Oxidation V 5+ V 4+ V 2+ V 3+ e- Electrode Reduction V 3+/ V 2+ Elektrolyt(e) Tank V 5+/ V 4+ Elektrolyt(e) Tank e- E l e c t r o d e Electrode Reduction V 5+ V 4+ V 2+ V 3+ e- Electrode Oxidation V 3+/ V 2+ Elektrolyt(e) Tank Pump(e) Membran(e) Pump(e) Pump(e) Membran(e) Pump(e)

11 Vorteile der anadium RFB Nachteile der Vanadium RFB lange Lebensdauer ( > Be /Entladungen) 100 % Tiefenentladung abgegebene Leistung ist unabhängig von der Speicherkapazität geringe Selbstentladung keine Explosionsgefahr Komplexität des Systems (Pumpen und Rohrsystem) geringe Energiedichte größerer Raumbedarf säurehaltig IVR ENERGIEVERTEILUNGEN GmbH

12 Vergleich der technischen Charakteristika von Blei, Li Ionen und Vanadium Redox Flow Batterien Technische Daten Blei Batterie Li Ionen Batterie VRFB Reaktionszeit < sec < sec < sec Energiedichte [Wh/l] Gesamtwirkungsgrad [%] Lebensdauer [a] Typische Lebenszyklen [cycles] at 80% DOD % DOD > at 100% DOD Maximale Tiefenentladung 80 % 80 % 100% Gesamtkosten in EUR/ kwh Beispiel für speicher System 1 MW/4 Hours, Anwendung Netzunterstützung

13 Beispiel VRF Speicher IVR ENERGIEVERTEILUNGEN GmbH

14 Wichtige Fragestellungen für die Projektierung und Errichtung Ist Verbrauch Regionale Energie Verträge Tageslastgangkurven Energierecht (akt. 4 gesetzliche Regelungen zu beachten) Finanzierung Integration Speicher lösungen Einbindung von Großabnehmern Verbrauch Kapazität Solar/Wind/ Biogas Kosten Speicherlösungen Verbundkraftwerk Rechtsform, z.b. Genossenschaft (e.g.) Behördliche/ Naturschutz Auflagen Stabile Energiepreise Energie in Bürgerhand Temporäre Überbrückungszeiten Netzgeführte Anlagen Aufbau Messsystem Forderungen Netzbetreiber

15 Energiebedarf und Erzeugung Solar Wind Biogas Laufende Eigenenergieerzeugung Speicher Externer Bezug Energiebedarf

16 Beispielhafte Lastgangkurven Beispielhafte Tageslastgangkurve

17 Kombinierte praktische und theoretische Studie in Verbindung mit praktischer Semesterarbeit bei IVR Energieverteilungen Hochschule Offenburg (Hochschule für Technik, Wirtschaft & Medien) Technische und ökonomische Analyse Energiedorf Maximale Eigenversorgung durch angeschlossene PVA + Speichersystem, Energieeinspeisung und Bezug Netz, Fazit Erzeugung Verbrauch Einspeisung Bezug Daten faktenbasiert (Abrechnungen und eigene Messungen) PVA zum Anfassen (Auswertung langjähriger Datenreihen zur Dimensionierungsoptimierung Speicher) Ermittlung von potentiellen Störungsursachen während des Betriebs Verifizierung von Herstellerangaben Speicher /Batteriesystem IVR ENERGIEVERTEILUNGEN GmbH

18 Kombinierte praktische und theoretische Studie in Verbindung mit praktischer Semesterarbeit bei IVR Energieverteilungen Hochschule Offenburg (Hochschule für Technik, Wirtschaft & Medien) Technische und ökonomische Analyse Energiedorf Maximale Eigenversorgung durch angeschlossene PVA + Speichersystem, Energieeinspeisung und Bezug Netz, Fazit IVR ENERGIEVERTEILUNGEN GmbH

19 Kombinierte praktische und theoretische Studie in Verbindung mit praktischer Semesterarbeit bei IVR Energieverteilungen Hochschule Offenburg (Hochschule für Technik, Wirtschaft & Medien) Technische und ökonomische Analyse Energiedorf Maximale Eigenversorgung durch angeschlossene PVA + Speichersystem, Energieeinspeisung und Bezug Netz, Fazit Speichersysteme unverzichtbar zur Optimierung des Systems Erzeugung Einspeisung Verbrauch Bezug Batteriekosten aktuell bei allen Systemen zu hoch für wirtschaftlichen Betrieb (am Beispiel im besten Fall nach 15 Jahren Rückfluss der Netto Grundinvestsumme) angemessene Speicherpreise b.z.w. Förderung müsste Preisniveau auf 50 % der aktuellen Preise reduzieren ggfs. Kombination mit weiteren Einsatzmöglichkeiten, z.b. Geschäftsfeld Regelenergie weitere Ergebnisse im Rahmen der laufenden praktischen Messungen Verbraucher + Speichersysteme sollten zusätzliche Erkenntnisse gewonnen werden IVR ENERGIEVERTEILUNGEN GmbH

20 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! IVR ENERGIEVERTEILUNGEN GMBH Herr Dipl. Ing. Reinicke Mainaer Str. 2 D Ottstedt / Magdala t:++49 (0) t:++49 (0) f:++49 (0) mobil mobilfax: info@ivrenergy.de