Batteriespeicher Situation in Ulm

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1 Batteriespeicher Situation in Ulm Smart Grids Forschungsgruppe Hochschule Ulm Prof. Gerd Heilscher SmartGrids Forschungsgruppe Energiewende studieren - HS Ulm Energie System Technik (Bachelor) Seite 2 Energie- Meteorologie Netzanalyse, -Planung, -Betrieb Energie- Informatik Intern. Energie Wirtschaft (Bachelor) Elektrische Energiesysteme E-Mobilität (Master) 1

2 Vorspann Seite 3 Was folgt ist meine persönliche Meinung, und stellt keine Stellungnahme der Hochschule Ulm oder der Stadtwerke Ulm/Neu-Ulm dar. Es folgen Darstellungen der nackten Wirklichkeit - wenn Sie sich bedrohlichen Gedankengängen nicht aussetzen wollen kommen sie in 30 Minuten wieder Der Vortragende haftet nicht für Nachwirkungen Agenda Top 1: Die Zukunft der Stadtwerke in den Zeiten der Energiewende Seite 4 Top 2: Top 3: Top 4: Standortbestimmung Werkzeuge für den Transformationsprozess Ausblick Nächste Schritte 2

3 Die Zukunft der Stadtwerke - in den Zeiten der Energiewende Seite 5 ENERGIE-wende GLÜH-birne Die Zukunft der Stadtwerke - in den Zeiten der Energiewende ENERGIE-wende Transformation Seite 6 Stabiles System Instabiles System 3

4 Die Zukunft der Stadtwerke - in den Zeiten der Energiewende ENERGIE-wende Transformation Seite 7 Transformationsprozess grenzstabiles System Erfolgreiche Transformation Seite 8 4

5 Agenda Top 1: Die Zukunft der Stadtwerke in den Zeiten der Energiewende Seite 9 Top 2: Top 3: Top 4: Standortbestimmung Werkzeuge für den Transformationsprozess Ausblick Nächste Schritte Modellregion Baden-Württemberg Schaufenster für die digitale Energiewende 10 Millionen Einwohner 1111 Gemeinden Industrielle Lastschwerpunkte & ländliche Regionen Seite 10 Anteil Atomstrom 50 % Prosumer 80% von Sonne & Wind & 5

6 Flexibilität heute Wann sind Sie das letzte Mal in der Nacht aufgestanden um die AKWs zu füttern? Seite 11 Lastverlauf Energiebedarf Optimierung auf Kraftwerkspark Solarstrom-Entwicklung Netzgebiet Stadtwerke Ulm/Neu-Ulm Seite 12 6

7 Flexibilität heute & morgen Wer wird Energieversorger 4.0??? 5,1 5,37 5,42 10,07 10,34 Büro Warmwasser TV/Audio Beleuchtung Kühlen Trocknen Kochen Umwälzpumpe Gefrieren Spülen Waschen Diverses Energieversorger Seite 14 PV-Magazin Tchibo: Module von Trina Solar zum frisch gerösteten Kaffee 7

8 Kundenbeziehung heute und morgen Seite 15 vertikal integriertes EVU Erzeugung Netze Messung Vertrieb Dezentrale Einspeisung EDL / ESP Energiesystemhaus Energieversorger Fokus Prosumer Easy Komfort Marken Technik Standards Mitwirkung Daimler Unabhängigkeit auf dem Dach Funktion Zuverlässigkeit Lebensdauer Kommunikation Investitionskosten Betriebskosten Sicherheit Was will die nächste Generation? 8

9 Herausforderungen Energiebedarf Haushalt Seite 17 Herausforderungen Energiebedarf Haushalt Solarstromanlagen Seite 18 9

10 Herausforderungen Energiebedarf Haushalt Solarstromanlagen 1/3 weniger Umsatz SLP falsch Differenzmenge steigt Seite 19 Herausforderungen Energiebedarf Haushalt Seite Solarstromanlagen 1/3 weniger Umsatz SLP falsch Differenzmenge steigt Speicher kommt dazu 2/3 weniger Energieabsatz SLP völlig daneben Autarkie Bestrebung Volkswirtschaftlicher Unsinn Umweltpolitisch falsches Ergebnis 10

11 Herausforderungen Energiebedarf Haushalt Seite Solarstromanlagen 1/3 weniger Umsatz SLP falsch Differenzmenge steigt Speicher kommt dazu 2/3 weniger Energieabsatz SLP völlig daneben Netzzustandsbestimmung NS 110kV Seite 22 P, B, U, I, Letzte Messstelle Leittechnik 10kV Stromflussrichtung erfassen V Smart Meter für PV>7kWp Kommunikation Inverter Netzdienstleistungen 11

12 Smart Grids Ulm Herausforderungen Wie viel Energiewende verträgt das Netz? Was passiert wenn 25% / 50%.100% der Häuser Solarstromanlagen installieren? Seite Wie muss das Stromnetz ausgebaut werden? Welche technischen Lösungen gibt es? (Toolbox) Was kostet der Umbau der Netze? Welches ist die wirtschaftlichste Lösung? Wie verändern sich die Antworten mit privaten Batteriespeichern? Was kosten intelligente Netze? Agenda Top 1: Die Zukunft der Stadtwerke in den Zeiten der Energiewende Seite 24 Top 2: Top 3: Top 4: Standortbestimmung Werkzeuge für den Transformationsprozess Ausblick Nächste Schritte 12

13 Smart Grids Ulm Testgebiete Reallabor Ulm Seite Netzsimulation MS- und NS-Ebene Gas Fernwärme 1 Solardachpotential Stadtgebiet Ulm Testgebiete Einsingen Hittistetten Projekthaus Messkampagne, Netzanalyse, Kundenbefragung SWU Verteilnetze Meister Solarbundesliga Über 4500 Einspeiser 544 MW Dachpotential 1 Smart Grids Ulm Testgebiet 1: Ulm-Einsingen / Seite Situation 2015 Häuser 133 PV Anlagen 21 Leistung 231 kwp Strom:~1047 MWh PV: ~ 230 MWh PV Anteil: 24% 13

14 Smart Grids Ulm Smart Meter Kundenportal Seite 27 Smart Grids Ulm Zeitreise Solar-Dach-Potentialanalyse Was passiert wenn ALLE Dächer mit Photovoltaik belegt werden? Transformator 630 kva PV Anlagen kwp Seite Gefördert durch SWU, Stadt Ulm und Sparkasse Ulm Transformator muss getauscht werden Leitungen müssen verstärkt werden Es kommt ZWEIMAL so viel Energie von den Solaranlagen, wie gebraucht wird. Energiebedarf 1047 MWh Einspeisung MWh Aber nicht in der Nacht Zu wenig im Winter 14

15 Smart Grids Ulm Strategische Netzplanung Spannungsbandverletzung? Überlastung Transformator? Überlastung Kabel und Leitungen? Seite r-ont Blindleistung P-Regelung Verstärkung Kostengünstiger und effektiver Netzausbau Status Netzgebiet Ulm Transformatorbelastung im Ist-Zustand PV induzierte Auslastung Folie 30 Institut für Energie und Antriebstechnik, Daniel Funk Hochschule Ulm, Stadtwerke Ulm/Neu-Ulm Netze GmbH PV-Anlagen >7 kwp Darstellung installierten PV- PV-Dichte pro Quadratmet von den Transformatoren i 15

16 Ausblick Netzgebiet Ulm Transformatorbelastung bei 25% PV-Potential PV induzierte Auslastung Folie 31 Institut für Energie und Antriebstechnik, Daniel Funk Hochschule Ulm, Stadtwerke Ulm/Neu-Ulm Netze GmbH PV-Anlagen >7kWp Darstellung 25% PV-Potentia PV-Dichte pro Quadratmet von den Transformatoren i Ausblick Netzgebiet Ulm Transformatorbelastung bei 50% PV-Potential PV induzierte Auslastung Folie 32 Institut für Energie und Antriebstechnik, Daniel Funk Hochschule Ulm, Stadtwerke Ulm/Neu-Ulm Netze GmbH PV-Anlagen >7kWp Darstellung 50% PV-Potentia PV-Dichte pro Quadratmet von den Transformatoren i 16

17 Ausblick Netzgebiet Ulm Transformatorbelastung bei 75% PV-Potential PV induzierte Auslastung Folie 33 Institut für Energie und Antriebstechnik, Daniel Funk Hochschule Ulm, Stadtwerke Ulm/Neu-Ulm Netze GmbH PV-Anlagen >7kWp Darstellung 75% PV-Potentia PV-Dichte pro Quadratmet von den Transformatoren i Agenda Top 1: Die Zukunft der Stadtwerke in den Zeiten der Energiewende Seite 34 Top 2: Top 3: Top 4: Standortbestimmung Werkzeuge für den Transformationsprozess Ausblick Nächste Schritte 17

18 Ulm Zeitreise Sehr gut und gut geeignete Dachflächen (49%) Biomasse und Wasserkraft +10% Seite 35 Abteilung, Name in Fußzeile eintragen. SWU-Unternehmensgruppe Quellen: EEG-Anlagenregister, Solar-Dach-Potential-Analyse Ulm gefördert durch SWU, Stadt Ulm, Stadtsparkasse Ulm Bestand und sehr gut geeignete Dachflächen (25%) Biomasse und Wasserkraft +10% EEG Anlagenregister 2013 Solarstrom (8% der Dachfläche) Smart Grids Ulm Ausblick Seite 36 Leistung kw LASTSPITZE Netz Ulm 160 MW Schwachlast Netz Ulm 90 MW JAHR Biomasse Wasserkraft Solarstrom Quellen: EEG-Anlagenregister, Solar-Dach-Potential-Analyse Ulm gefördert durch SWU, Stadt Ulm, Stadtsparkasse Ulm 18

19 Seite 37 Verschieden Nutzung von Batteriespeichern Energielieferung Energievertrieb günstiger Einkauf Vermarktung Laststeuerung Engpässe Seite 38 Prosumer Tag / Nacht Höhere Nutzung Netzbetreiber Reduktion Netzausbau Sicherer Netzbetrieb 19

20 Zusammenfassung Seite 39 Längerfristig auch Überlastung der Betriebsmittel im Stadtgebiet (544 MWp) Technologieentwicklung beeinflusst Potential (10%/14%/20%) Datengrundlage und Informationssystem anpassen (Trennstellen, Infos SAP) Planungsmethoden anpassen (Vorausschauende Planung, ) Einblick in den Netzzustand in der Niederspannung gewinnen Smart Meter = Einstieg in das Energieinformationsnetz = Grundlage für Flexibilitätsoptionen Ausblick Seite 40 Absicherung von Investitionsentscheidungen durch Blick in die Zukunft Solar-Dach-Potentialanalysen Netzberechnung im Niederspannungsnetz (Toolbox) Vom Energieversorger zum Dienstleister Entwicklung neuer Produkte und Dienstleistungen Präsentation und individuelle Beratung im Energiestudio Einführung gesichertes Energie-Informationssystem BSI konforme Smart Meter Gateways Grundlage für Energiedienstleistungen und Netzzustand Batteriespeicher Tag / Nacht Verschiebung für Prosumer Flexibler Einsatz für Händler (Beschaffung und Verkauf) Netzdienlicher Betrieb für Netzbetreiber 20

21 Smart Grids Ulm Kontakt Seite 41 Prof. Gerd Heilscher Falko Ebe, Holger Ruf, Christoph Kondzialka, Matthias Casel, Daniel Funk, David Stakic, Konstantin Ditz Hochschule Ulm - University of Applied Sciences Institut für Energie- und Antriebstechnik Eberhard Finckh Str Ulm Mail: heilscher@hs-ulm.de ebe@hs-ulm.de ruf@hs-ulm.de casel@hs-ulm.de kondzialka@hs-ulm.de funk@hs-ulm.de stakic@hs-ulm.de ditz@hs-ulm.de Wolfgang Rabe Florian Meier Stadtwerke Ulm/Neu-Ulm Netze GmbH Karlstraße Ulm Mail: wolfgang.rabe@ulm-netze.de florian.meier@ulm-netze.de 21