Stromerzeugung im Saarland

Transkript

1 Stromerzeugung im Saarland von Kohlestrom zu Wind- und Sonnenstrom Michael Igel, Prof. Dr.-Ing., htw saar Jens Leinenbach, Dipl.-Ing. (FH), energis-netzgesellschaft mbh Christian Breuer, M.Sc. Elektrotechnik, Steag Technischer Service GmbH Institut für Elektrische Energiesysteme der Hochschule für Technik und Wirtschaft des Saarlandes Version

2 Stromerzeugung bisher Wer sagt dem Kraftwerk, dass wir Strom brauchen? Dampf Turbine 3000 U/min G 3~ Strom M 1 Drehzahl U/min Netzfrequenz f (t) = 50Hz Gleichgewicht der Drehmomente Wirkleistung Turbine T = Antrieb ; Generator G = Bremse P M 2 f M M f 50 Hz konst. T G N f (t) 50Hz Zeit t 2

3 Stromerzeugung bisher Wer sagt dem Kraftwerk, dass wir Strom brauchen? Dampf Strom M 1 Turbine G 3~ Drehzahl U/min Netzfrequenz f (t) M 2 Zusätzliche Last erhöht das Bremsmoment am Generator Last wirkt wie eine zusätzliche Bremse Drehzahl und Netzfrequenz sinken MT MG fn f (t) 50Hz Zeit t 3

4 Stromerzeugung bisher Wer sagt dem Kraftwerk, dass wir Strom brauchen? Dampf Strom Turbine G 3~ Drehzahl U/min Netzfrequenz f (t) Drehzahlregler erhöht (Dampf)Antrieb ΔM Drehzahl und Netzfrequenz steigen f (t) 50Hz M M M f T G Zeit t 4

5 Stromerzeugung bisher Netzfrequenz Kommunikation mit den Kraftwerken in Echtzeit!!! Dampf Strom Turbine G 3~ Drehzahl U/min Netzfrequenz f (t) Drehzahlregler erreicht 3000 U/min Netzfrequenz 50Hz wieder erreicht f (t) 50Hz M M f 50 Hz konst. T G N Zeit t 5

6 Netzregelung Statik K MW Hz f 50mHz P 975MW f 80mHz P 1.560MW (Quelle: entso-e) Frequenzregelung = Leistungsregelung 6

7 Strom aus Kohle und Gas Trier Köln Σ Saarland: P inst 2.700MW davon 110kV: P inst 1.110MW 90MW 724MW 780MW Bürstadt Otterbach Gas 120MW 6MW 5MW 110kV 380/220kV Kohle Vichy St. Avold 310MW 230MW 236MW 53MW 133MW 39MW 10MW Installierte Leistung P inst 7

8 Energiewende im Saarland Σ Kohle/Gas 1.110MW Σ Wind Σ Solar Σ Biomasse Σ Wasser MW 316MW 11MW 10MW Σ Grubengas 54MW Σ EEG 600MW MW

9 Stromspeicher im Saarland 9

10 Stromspeicher im Saarland 10

11 Stromspeicher im Saarland 11

12 Stromspeicher im Saarland 12

13 Stromspeicher im Saarland Forschungsprojekt LionGrid 3 Ziele: Erarbeitung einer technischen Lösung für die Einbindung dezentraler Energieerzeuger mit Hilfe von Batterien Systemtechnische Betrachtung (Hardware, Software) Energiewirtschaftliche Betrachtung Projektlaufzeit: Feldtest: Anzahl: 20 Feldtestteilnehmer 13

14 Stromspeicher im Saarland Energiemanagement & netzphysikalische Einbindung Lithium-Ionen- Energiespeicher Feldtestsystem # 1 1-phasig; 4,6 kw; 4 kwh am Standort Illingen der energis GmbH Kommunikationseinrichtung (Gateway) Wechselrichter Bidirektionale Kommunikation Energiemanagement 14

15 Stromspeicher im Saarland Selbstverbrauchssteigerung Last Lastprognose-Kollektiv (prognostizierte Gesamtlast des Kundenkollektivs) Last Zielprognose-Kollektiv (Ziellast des Kundenkollektivs) Verstetigung Lastprofil führt zu Zeit Zeit A B geringeren Energiebezugskosten und geringere Netzbelastung Ein-/Ausspeisung Akkukollektiv Fahrplanprognose-Akku-kollektiv (A-B) (Optimierung bzw. einfache Linien-Berechnung) zusätzlicher Wertbeitrag durch kollektive Optimierung Zeit Ableitung Einzelfahrpläne (Optimierung unter Berücksichtigung von Nebenbedingungen) verringertes Netzentgelt durch Schaltbarkeit bzw. Planbarkeit Ein-/Ausspeisung Akku_1 Zeit... Ein-/Ausspeisung Akku_n Zeit Versand 15

16 Ingenieurstudium an der HTW Labor für Netzintegration Lithium-Ionen-Batterie Lithium-Titanat- Zellen im Format A5 9 Module zu je 2kWh U DC = 414V 18kW, 18kWh PV-Wechselrichter und Batteriewechselrichter Netzanschlusspunkt (NAP) 16

17 LiIon-Batterien - Potenziale Ein (theoretisches) Beispiel mit Lithium-Ionen-Batterien 1 m kwh Energie 80 kwh/m 3 3 kw Leistung 80 kw/m 3 Leistung 108 Mio. m 3 80 kw/m 3 = GW Leistung Schluchsee Lastspitze MW = 80 GW 1% Volumen Schluchsee Energie 108 Mio. m 3 80 kwh/m 3 = GWh 35 Energie Schluchsee Jahresenergiebedarf Deutschland 600 Mrd kwh Energiebedarf für 5 Tage 17

18 Energiewende im Saarland Kohle- und Gas-Kraftwerke 1.100MW Erneuerbare Energien 600MW Innovative Speicherprojekte LionGrid 4kW, 4kWh... LESSY 1MW, 700kWh Präqualifikation nach TC Die Energiewende ist im Saarland im Gange. 18