Optimize the power industry Smart Energy Day, 14. September 2012 Dr. Karl Werlen. Foto: WB/ZVG

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1 Optimize the power industry Smart Energy Day, 14. September 2012 Dr. Karl Werlen Foto: WB/ZVG

2 Die zentrale Rolle von Speichern und Netzen für die sichere Stromversorgung Produktion und Import Speicher zur Überbrückung von «zeitlicher Distanz» Das Netz zur Überbrückung von räumlicher Distanz Die Herausforderung für eine sichere Stromversorgung: Verbrauch und Export Die Produktion findet nicht zeitgleich mit dem Verbrauch statt Die Produktion befindet sich nicht am gleichen Ort wie der Verbrauch 2

3 Potentiale erneuerbare Energiequellen bis 2050 «Energiezukunft Schweiz», ETH Studie November TWh PV Biomasse 5-8 Wasser (neu) 4-6 Wind 2-4 Geothermie 0-8 Atom ca. 25 Wasser ca. 40 3

4 Photovoltaik Produktion führt temporär zu hohen Produktions-Überschüssen Schweiz Import/Export ca. 5 GW Spitzenlast Schweiz 5-10 GW Photovoltaik 20 TWh Schweiz: 900 kwh/kwp Installierte Leistung: 22 GW Speicher für Ausgleich Tagesschwankungen = GWh Leistung für Laden/Entladen der Speicher ca GW => Kapazität von Netz und Pumpen vervielfachen oder Einsatz von dezentralen Speichern 4

5 Der Energiewandel führt zu fundamentalen Änderungen Production Trading Transmission/ Distribution Consumption Today s traditional value chain will break up Smart grid environment Production/ Trading Transmission/ Distribution Consumption Smart Technologies Storage 5

6 es braucht viel mehr 6

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8 G. Dixence = ca GWh Jahresspeicher = ca GWh Speicherbedarf für 20 TWh Photovoltaik Jahresproduktion in der Schweiz Jahresspeicher ca GWh G. Dixence ca GWh Tagesspeicher ca. 25 GWh Leistungsbedarf ca. 22 GW Übertragungsnetz (heute 10 GW) Pumpleistung => Bedarf Speicher => Bedarf Netzausbau Tagesspeicher = ca. 25 GWh 8

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10 Optimierung von Flexibilität Markt Termingeschäft Tagesgeschäft Spothandel OTC-Geschäfte System-DL Kraftwerke Netze, Anlagen Technische Limiten Betriebsbedingungen Meteo-Prognosen Naturgesetze Optimierung von Prozessen in der Energiewirtschaft Regulator Konzessionen Verträge Gesetze 10

11 Beispiel 1: MPC Regler Modell Predictive Control Fahrpläne Prognosen MPC-Regler Optimierung (mathematisches Prozessmodell) Optimale Sollwerte Prozess- Leitsystem Optimale Sollwerte Maschinen Anlagen Prozess- Daten Prozess- Daten 11

12 Beispiele MPC - Regler Reusskaskade seit GWh/a Wallis/Rhone Start GWh/a Leventinakette Testbetrieb 750 GWh/a Swiss-Map: GPL/GNU 12

13 Beispiel 2: WARMup Projekt Optimierung im Wärmepool 13

14 WARMup Projekt in a nutshell Zentrales Element = Übergeordnete Optimierung von Speichern im Wärmepool Intelligentes System / SmartGrid Nutzung der Flexibilität von Kälte-/Wärmespeichern Regelenergie anbieten (SDL, Tertiär-Regelleistung) Ausgleichsenergie optimieren Günstiger Einkauf durch strukturierte Beschaffung Anwendungen / mögliche Kunden Stromgrosskunden Industriebetriebe Wärmeverbund / Anergienetze Gebäude

15 Ziele Etappe 1 Feb 2012 bis August 2013 Machbarkeit technisch und wirtschaftlich Bau eines Simulators (Software) Evaluation von realen Szenarien / kritische Parameter Entscheidungsgrundlage für Etappe 2 (Pilotprojekt)

16 Simulator Anlagen Wärmepumpen Leitsystem Pooling Bestellungen Angebote Prognosen Markt Bedarf Last Markt 16

17 Erste Ergebnisse Simulation mit Boilern Stadt Zürich Gesteuert mit Wärmepumpen Verwertung von Tertiärregelleistung Jahreserträge ca CHF 17

18 Beispiel 3: Bewertungen Neubau- und Umbauprojekte Pumpspeicheranlagen Dammerhöhungen Gewässerschutzmassnahmen 18

19 Benchmark für Walliser Wasserkraft 19

20 Jahresindex pro Kraftwerk 20

21 business potential for pioneers