Erfahrungen aus Pilotprojekten zur Erbringung von Systemdienstleistungen aus dezentralen EE-Anlagen. BELECTRIC The better electric.



Ähnliche Dokumente
Kraftwerk der Zukunft: Das Zusammenspiel zwischen EE Erzeugung und Speicherung. Impulsvortrag Bernhard Beck

Unternehmenspräsenta,on

Die Einbindung erneuerbarer Energien ins Smart Grid - Wie wird die zukünftige Energieversorgung nachhaltig sichergestellt

Mit Pumpspeicherkraftwerken

Integration erneuerbarer Energien ins Netz

- 3 - Thesen zum Thema Grundlast, Residuallast und Regelenergie

Auswirkungen des Ausbaus Erneuerbarer Energieerzeugung auf die Stabilität des Stromnetzes

Power-to-Gas Neue Energiespeichertechnologie der Zukunft

Warum Deutschland neue Netze braucht! Energieeffizienzmesse Frankfurt

ecotrialog#5: Trampelpfade Neue Wege, um die Stromkosten von Datacenter-Betreibern zu senken!

Stromspeicher in der Energiewende

Effiziente (fossile) thermische Kraftwerke

Anforderungen an das elektrische Energienetz durch die Energiewende

Die neuen Regelungen des EEG 2012 sind sehr umfassend. In dieser Produktinformation wird nur der Bereich Einspeisemanagement behandelt.

Photovoltaik - Speicherung und Eigenverbrauch

Herzogenaurach auf dem Weg zu einer energieautarken Gemeinde. Agenda 21 / Seite 1 von 69

Die Bedeutung der erneuerbaren Energien in Zukunft

Tertiärregelung mit E-Fahrzeugen

Das Großbatteriesystem der STEAG als wesentlicher Bestandteil der Energiewende

Aktuelle Hintergrundinformationen zur PV-Netzintegration

8. Solartagung Rheinland-Pfalz

Bedeutung von Energiespeicher für den Strommarkt

Erste Erfahrungen mit dem SDL- Bonus für Windenergieanlagen und Herausforderungen für andere Erzeugungsanlagen

Dezentrale Stromspeicher in Verteilnetzen zur Frequenzstützung

Anforderungen an die Verteilnetze der Zukunft

Der Netzausbau im Rahmen der Energiewende

Contracting. dezentrale Energieerzeugung mit kleinen BHKWs

Nachhaltigkeit in der Energieversorgung Energieeinsparungen, Energieeffizienz und erneuerbare Energien: Das e³-programm von EWE

Windparks an Land. Unser Engagement für eine sichere und saubere Stromerzeugung. Energien optimal einsetzen. engie-deutschland.de

UMGANG MIT HOHEN PHOTOVOLTAIK- PRODUKTIONSANTEILEN IM DEUTSCHEN STROMNETZ

HAMBURG ENERGIE GEMEINSAM DIE ENERGIEWENDE MEISTERN Kieler Branchenfokus Windindustrie. 17. Juni 2014 Michael Beckereit

Je nach Kundenwunsch überwacht unser intelligentes Steuersystem vollautomatisch

Energiespeicherung Schlüsseltechnologien aus technisch-wirtschaftlicher Sicht. Hanspeter Eicher VRP Dieter Többen CEO

Potentialstudie Erneuerbare Energien im Landkreis Biberach Kann der Landkreis Biberach die Energiewende bis 2022 erreichen?

Energiewende Gestaltung und Umsetzung in Rheinland-Pfalz

Kontext Grundlast/residuale Last und Regelleistung

Marktprämienmodell versus EEG-Umlagen Verringerung. Berliner Energietage, Oliver Hummel, Vorstand NATURSTROM AG

Energie der Zukunft Energiewende 2.0

Potenziale und Grenzen der Stromerzeugung mit erneuerbaren Energien in Deutschland

Effiziente (fossile) thermische Kraftwerke

Strom in unserem Alltag

Tag der Energie der CDU Landtagsfraktion. Lichte von 1 EnWG

Beitrag dezentraler Stromspeicherung zur Energiewende

Fachtagung Elektromobilität

SPEICHERLÖSUNGEN. Unabhängigkeit durch Stromspeicherung aus Wind & Sonne

Einfluss des Ausbaus der Photovoltaik auf den Betrieb von herkömmlichen Grundlastkraftwerken in Deutschland

Zukunftsherausforderungen für den Netzbetrieb

dena Jahreskonferenz Power to Gas 2014

Neue Berufsfelder durch ökologischen Umbau im Energiesektor

Gekoppeltes Energiesystemmodell für den Energieumstieg in Bayern

Integration erneuerbarer Energien in das Stromnetz: Die Wasserkraft im Wettbewerb der Flexibilisierungsoptionen

BHKW und Wärmepumpe von Endkunden fernsteuern

REGELUNG EINER PMSM (SPARK) FÜR EINE WINDKRAFTANLAGE

PV-Anlagen mit Batteriespeicher Optimierung Eigenverbrauch

EIGENStrOM MACHt SOrGLOS. Das Komplettset einfach, schnell, aus einer Hand

Herausforderungen für den VNB durch den Einsatz von Blindleistungsregelung

Das Verbundkraftwerk Prignitz Stromversorgung der Zukunft

Die Energiewende - eine Herausforderung an elektrische Energiespeicher

Das Hybrid-Kraftwerk. Energie nach Bedarf

Smart Grids und das Maßnahmen- Puzzle der Energiewende Rudolf Martin Siegers, Leiter Siemens Deutschland

Integration großer Anteile Photovoltaik in bestehende Verteilnetze

Zukunft der Verteilnetze

Energiewende neu denken Das Strommarktdesign der Zukunft

Zusammenspiel ÜNB VNB in Hinblick auf SDL Berlin, 15. Mai 2014

pachten selbst erzeugen sparen

Das Energiekonzept der Bundesregierung Bremse oder Antrieb für eine gestärkte Rolle der Stadtwerke im Energiemarkt?

EIN VIRTUELLES KRAFTWERK FÜR DIE ENERGIEWENDE FLEXIBILITÄT AM STROMMARKT MIT NEXT KRAFTWERKE! Gemeinsam sind wir Megawatt!

Zukunft der Photovoltaik

Was ist die EEG-Umlage?

TRAVEL POWER 230 V AC, 32 A, 50 Hz ( ) Travel Power

Systemstabilitätsverordnung- SysStabV

Stromspeicher - ein Produkt aus Mecklenburg- Vorpommern

ab 2,5 Cent / kwh Energie Sicherheit Wasserkraft Versorgung Contracting Betreiber EVU Kommunen Industrie Eigenbedarf Netzeinspeisung erneuerbare

Feldversuch virtuelles Kraftwerk für Haushalte in Baden-Württemberg

ENERGIE AUS BERGHEIM FÜR BERGHEIM

Wir wissen, dass es möglich ist! 100% QUALITÄT Made in Germany

Strompreis transparent wofür Verbraucher tatsächlich zahlen.

Vom Verbundregler zum Regionalregler

EnFa Die Energiefabrik

Energieeffiziente Sportanlagen

Das Schweizer Übertragungsnetz. Auftrag und Herausforderung für Swissgrid

SOLARSTROM HEUTE: ERZEUGEN, SPEICHERN, SELBST VERBRAUCHEN

Anwendung der deutschen SysStabV auf SIEMENS PV-Wechselrichter

Energiewende. im Konflikt zwischen Anspruch und Wirklichkeit. Sigismund KOBE. Institut für Theoretische Physik Technische Universität Dresden

Systemstabilität und Einspeisemanagement im Focus der Energiewende (Teil 1)

EchazStrom. Strom. 100 % Wasserkraft und 0 % CO 2. Für Privat- und Geschäftskunden. Gültig ab 1. Januar 2010

Meine Energiequelle. das effizienteste Mikrokraftwerk der Welt

Weltenergieverbrauch. Bild 2.1.2: Weltenergieverbrauch [10 18 J] Prognose Jahr

Strom bis kwh HT / Jahr

Erfassung von Anlagendaten im Marktstammdatenregister

Rahmenbedingungen für intelligente Netze schaffen

NetzentgelteStrom. gültig ab Inhalt. 1 Preisblatt 1 Netznutzungsentgelt für Zählpunkte mit Leistungsmessung

Windenergie als Alternative zum Erdöl

ComEC VS Commercial Energy Controller Projektbericht Hotel InterContinental Berlin, Budapester Straße

Änderungen bei der Windenergie

Das EEG aus Sicht der Wasserkraftbetreiber. - ein Diskussionsbeitrag -

TV1 Anschluss an die MS- und NS-Verteilnetze

3. Solarteurforum der Sparkasse Heidelberg Neuerungen / Hinweise 2013 für Einspeiseanlagen 4. Juli 2013

1 GRUNDLAGEN SMART ENERGY. 1.1 Die Vision Smart Energy Zielsetzung Einführung intelligenter Messsysteme

Intelligente Stromnetze für die Energiewende

Transkript:

Erfahrungen aus Pilotprojekten zur Erbringung von Systemdienstleistungen aus dezentralen EE-Anlagen BELECTRIC The better electric.

BELECTRIC: Kurze Vorstellung Mehr als 500 Mio. Euro Umsatz / Jahr Ca. 1.500 Mitarbeiter in über 20 Ländern Seit 2001 über 120 angemeldete Patente Technologiemarktführer im Segment Freiflächen-Solarkraftwerke JAHRE ERFAHRUNG DURCHSCHNITT DER INSTALLIERTEN LEISTUNG PRO JAHR MONTEURE UND ELEKTRIKER WELTWEIT ERSTES UNTERNEHMEN MIT ÜBER 1GWp INSTALLIERTER PV-LEISTUNG

BELECTRIC: International BELECTRIC Hauptsitz: Deutschland - Niederlassungen: Australien, Chile, Tschechische Republik, Dänemark, Frankreich, Griechenland, Indien, Israel, Italien, Japan, Mexiko, Polen, Rumänien, Saudi Arabien, Schweiz, Türkei, Vereinigte Arabische Emirate, Großbritannien, USA

Momentaufnahme Energiewende

Zustand Energiewende Deutschland Anteil Erneuerbarer Energien aktuell bei 23 Prozent an der Bruttostromerzeugung Zielvorgaben laut Koalitionsvertrag Ausbaukorridor für Erneuerbare Energien 40 bis 45 Prozent im Jahr 2025 und 55 bis 60 Prozent im Jahr 2035. Ausbauziel für Erneuerbare Energien 80 Prozent im Jahr 2050 Energiepolitisches Dreieck der Bundesregierung Die Ziele des energiepolitischen Dreiecks - Klima- und Umweltverträglichkeit, Versorgungssicherheit, Bezahlbarkeit sind für uns gleichrangig.

Installierte Leistungen am 16.10.2013 Installierte Leistungen GW Jahr 2014 40 30 20 10 12,1 GW 21,24 GW 24,91 GW 27,24 GW 32,513 GW 35,651 GW 7,154 GW 3,873 GW Kernenergie Braunkohle Steinkohle Gas Wind Solar Biomasse Laufwasser Grafik: B. Burger, Fraunhofer ISE; Daten: Bundesnetzagentur Regelleistung wird derzeit nur von den klassischen Erzeugern beigesteuert (PRL, SRL, MRL) Momentanreserve wird hauptsächlich von rotierenden elektrischen Maschinen zur Verfügung gestellt Solar- und Windenergie bilden die Leistungsstärksten Erzeuger

BELECTRIC: Regenerative Energiezukunft Volatile Grundversorgung: Einsatz von Solarkraftwerken und Windkraft- anlagen als direkte Energiekonverter, ohne Regulierbarkeit, dafür ohne Treibstoffkosten Bedarfsgerechte Erzeugung: Einsatz regulierbarer und Ressourcen- verbrauchender Kraftwerke (Biogas, Erdgas, Kohle & Wasserkraft) Verwendung effizienter Speicherlösungen, wie Pumpspeicherkraftwerke und Batteriespeicher

Herausforderungen der dezentralen und volatilen Energieversorgung

Netzstabilisierung: Das große Ganze Übergang vom Synchrongenerator (SG) zur Leistungselektronik VERGANGENHEIT HEUTE ZUKUNFT Momentaner Anteil der Erneuerbaren Energien (EE) an der Erzeugungsleistung 0% ~ 50 % 100 % Netzregelung/ Netzstabilisierung Zentral (SG) Zentral (SG) / Dezentral Zentral (große EE)/ Dezentral Einspeiserichtlinien Konventionelle Kraftwerke EE & Konventionelle Kraftwerke EE & Speicher

Netzstabilisierung: Das große Ganze Übergang vom Synchrongenerator (SG) zur Leistungselektronik Bild: Turbosatz - Dampfturbine (gelb) mit Synchrongenerator (rot) Quelle: Siemens Bild: Zentralwechselrichter Quelle: GE Power Conversion

Netzstabilisierung: SDL durch EE Von EE zukünftig zusätzlich bereitzustellende SDL: 1. Spannungshaltung / -bildung (derzeit: statischer cos(phi) und LVRT): Blindleistungskompensation Spannungsquellenverhalten Ausgleich von Unsymmetrien (Mit-, Gegen-, Nullsystem) Bereitstellung von Oberschwingungsströmen 2. Frequenzregelung / -bildung (derzeit: Abregelung bis 50,2 Hz): Beitrag zur Momentanreserve: Ersatz von Schwungmassen Primärregelleistung Sekundärregelleistung 3. Netzwiederaufbau Inselnetzfähigkeit von EE-gespeisten Teilnetzen Ziel: EE müssen in der Lage sein Synchrongeneratoren vollständig zu ersetzen!

Systemdienstleistungen durch die Erneuerbaren Energien Innovativ Zuverlässig Zukunftsicher

Neue Aufgaben für die Erneuerbaren 1. Ausgleich von Spannungsschwankungen 2. Nachbildung von rotierenden Massen 3. Abbilden des Regelenergiemarkts

Neue Aufgaben für die Erneuerbaren 1. Ausgleich von Spannungsschwankungen 2. Nachbildung von rotierenden Massen 3. Abbilden des Regelenergiemarkts

Probleme: Systemstabilität (VNB) Einhaltung der Netzspannungsrichtlinien durch verteilte EE-Einspeiser. Blindleistungsfehlkompensation: Dezentrale Erneuerbare Energien speisen an unterschiedlichen Netzpunkten ins Stromnetz ein, während ihre tatsächliche Leistung durch die Verfügbarkeit von Sonne/Wind variieren kann. Großkraftwerk E = Erneuerbare Energie V = Verbraucher

Probleme: Systemstabilität (VNB) Ergebnis: Schwankende Netzspannungen, die aber in einem vorgeschriebenen Korridor gehalten werden müssen. Großkraftwerk 110% = 253V 100% = 230V 90% = 207V Spannung außerhalb der Richtlinien Spannungskorridor (entsprechend EN 50160 (UN ± 10%)

Die übliche Netzstabilisierung durch Blindleistung in Großkraftwerken Durch Phasenverschiebung von Strom und Spannung lässt sich die Netzspannung erhöhen und absenken. Bereitstellung und Bezug von Blindleistung kann Spannungsschwankungen im Netz ausgleichen Aktuell wird diese durch Großkraftwerke (Atom, Gas, ) zentral geleistet. Hierbei kommen rotierende Generatoren zum Einsatz.

Blindleistungsregelung volatiler Einspeiser Q, P 100% Schematische Darstellung S = Scheinleistung Q = Blindleistung P = Wirkleistung Mögliche Wirkleistung bei Sonneneinstrahlung oder Wind cos φ= 0,90 Regelbare Blindleistung 0 Bei niedriger oder keiner Leistung kann wenig oder keine Blindleistung bereitgestellt werden Es gibt keine Netzstabilität 100% Maximalwert der BL (Q) ist abhängig von der Scheinleistung, also von der aktuell erzeugten Energie S

Intelligente Wechselrichter: PCU Die Power Conditioning Unit (PCU) enthällt Solar-Kraftwerkswechselrichter auf IGBT Basis Trafostation (mit 20 kv Netzanschluss) Intelligente Steuereinheit mit Realtimeprozessor Dynamische Blindleistungsbereitstellung bei Tag und Nacht (24/7)

Netzstabilisierung bei Tag und Nacht Q, P 100% Schematische Darstellung Aktiv regelbare Blindleistung Mögliche Wirkleistung bei Sonneneinstrahlung oder Wind cos φ= 0,90 0 Q kann unabhängig von S geregelt werden Q + P jedoch <= Anschlussleistung der Einheit/PCU! 100% S

Solarkraftwerk: Netzintegration Das regionale Stromnetz der Zukunft 1 Solarkraftwerk: 4 x 3.0 MegaWattBlock mit Power Conditioning Unit (PCU) 2 Power Plant Controller (PPC) und Netzanschluss 3 Transformatorstation 4 Netzleitung (Mittelspannungs- und Hochspannungsnetz) 5 Externer Spannungssensor 6 Privathaushalte 7 Konventionelles Großkraftwerk 8 Städtischer Bereich 5 6 7 9 Industriegebiet 8 4 2 3 9 1

Pilotprojekt: SKW Oerlenbach

Pilotprojekt: SKW Oerlenbach Standort: Oerlenbach, Deutschland Nominalleistung: 2.683 kwp Spannungsebene: 20.000V AC Netzbetreiber: Bayernwerke AG Inbetriebnahme: Dezember 2012 Technisch möglich: Blindleistungsregelung: Cos ϕ 0 (induktiv) bis 0 (kapazitiv) Tag und Nacht Spannung wird gemessen an 5 Zugriffspunkten der Niederspannung und 1 Mittelspannungspunkt Zukünftig: Regelung der Mittelspannung über kvar-vorgabewert des Netzbetreibers (Parameter werden vom Netzbetreiber definiert und übermittelt), analog der Regelung konventioneller Grundlastkraftwerke Umsetzung der Anforderungsparameter über BELECTRIC Netzregelsoftware

Pilotprojekt: SKW Düllstadt

Pilotprojekt: SKW Düllstadt Standort: Düllstadt, Deutschland Nominalleistung: 6.113 kwp Spannungsebene: 20.000V AC Netzbetreiber: N-ergie Netz GmbH Inbetriebnahme: Dezember 2009 Technisch möglich: Blindleistungsregelung: 0,1 (induktiv) bis 0,1 (kapazitiv) während Einspeisung Spannungsregelung im zeitweisen Testbetrieb: 1 Messpunkt auf Niederspannungsniveau (wird ausgebaut) Spannungsregelung auf Mittelspannungsniveau Ansteuerung aufgrund fixer Sollspannungswerte der Niederspannungsebene Regelung durch BELECTRIC Netzregelsoftware

Netzstabilisierung: Das Resultat Vergleich der Netzspannungen beim Verbraucher im 0,4kV Netz Spannung [V] Netzspannung OHNE Blindleistungsregelung Spannung [V] Netzspannung MIT automatischer Blindleistungsregelung

Schlussfolgerung Heutige Herangehensweise: Installation entsprechender Blindleistungskompensationsgeräte, welche über die Netznutzungsgebühren finanziert werden. Netzausbau zur Reduktion der Spannungsschwankungen im Verteilnetz Implementierung von Blindleistungsbereitstellung in Wechselrichter volatiler erneuerbarer Stromquellen zu deutlich geringen Kosten. Dezentrale Blindleistungskompensation im Verteilnetz kann Netzkapazität erhöhen und dadurch Netzausbau einsparen!

Neue Aufgaben für die Erneuerbaren 1. Ausgleich von Spannungsschwankungen 2. Nachbildung von rotierenden Massen 3. Abbilden des Regelenergiemarkts

Rotierende Massen: Aktuelle Situation Der bislang stabilisierende Effekt für die Netzfrequenz durch die Momentanreserve wird aus der Trägheit rotierender Massen aus konventionellen Kraftwerksgeneratoren und -turbinen bereitgestellt. Durch Einspeisung volatiler wechselrichterbasierender Erneuerbarer Energien nimmt die in den konventionellen Kraftwerken rotativ erzeugte Leistung ab Wechselrichter basieren hingegen auf Halbleitern ohne Massenfunktion

Rotierende Massen: Problem Das Netz verfügt mit dem Ausbau der EE über immer weniger rotierende Masse und wird daher Anfällig für Fehlverhalten, z.b. Schaltung oder Ausfall von Leitungen Ausfall von Umspannwerken Zuschalten hoher Verbrauchslasten Daher müssen wechselrichterbasierende EE die rotierenden Massen nachbilden können bzw. dürfen Frequenz Rotierende Schwungmasse oder Wechselrichter mit Batteriespeicher Konventionelle Leistungserzeugung Zeit [h]

Die Lösung: Integration von Kurzzeit- Energiespeichern in Solarkraftwerke Energiespeicher auf Batteriebasis werden in Solarkraftwerke integriert, um die rotierenden Massen nachzubilden und einen Beitrag zur Frequenzstabilität zu leisten. Die Bereitstellung der Leistung ins Netz erfolgt durch den Wechselrichter.

Die Lösung: Entschleunigung von Rotormassen in Windkraftanlagen Quelle: Enercon

Schlussfolgerung Systemrisiken wechselrichtergebundener Energieversorgung Seitens der Netzbetreiber noch nicht ausreichend erkannt! Regulierung und Betriebsweise von Netzen auf zukünftig nicht mehr vorhandene Betriebsmittel ausgelegt! Laufenlassen rotierender Massen zum alleinigen Zwecke der Systemstabilität extrem ineffizient Abbildung rotierender Massen durch elektronische Wechselrichter zum Zwecke der Frequenz- und Systemstabilisierung in Zukunft sinnvoll und günstiger als Stand-by Betrieb rotierender Massen.

Neue Aufgaben für die Erneuerbaren 1. Ausgleich von Spannungsschwankungen 2. Nachbildung von rotierenden Massen 3. Abbilden des Regelenergiemarkts

Regelenergiemarkt Ständiges Gleichgewicht zwischen Stromerzeugung und Verbrauch Schwankungen entstehen durch: Mangel an Erzeugungsleistung oder Überschuss an Verbrauchslast = Frequenzabfall Überschuss an Erzeugungsleistung oder Mangel an Verbrauchslast = Frequenzanstieg 50 Hz Energieerzeugung Energieverbrauch

Stand-by Kapazität der Schattenkraftwerke Netzproblem I: Ausfall der EE-Leistung Ungeplante Erzeugungsschwankungen z.b. durch Wolkenzüge oder Windflauten müssen durch Regelleistung ausgeglichen werden. Regelenergie muss kurzfristig zugeschaltet werden. Leistung Soll EE-Anlage Gasturbine GuD Kraftwerk 1 2 3 4 Zeit [h]

Lösung zu I: Ausfall der EE-Leistung Kleine, dezentrale Energiespeicher in der EE-Anlage schalten bei Leistungseinbruch in Sekundenbruchteilen zu und überbrücken die Anlaufzeit des Regelkraftwerks (am Beispiel Gasturbine). Leistung Energiespeicher Soll EE-Anlage Gasturbine 1 2 3 4 Zeit [h]

Stand-by Kapazität der Schattenkraftwerke Netzproblem II: Hohe Verbraucherlast Hohe Verbraucherlasten, die ungeplant im Netz zugeschaltet werden, erfordern den Betrieb von Schattenkraftwerken. Leistung Hohe Last durch Energieverbraucher Soll Gasturbine GuD Kraftwerk 1 2 3 4 Zeit [h]

Lösung zu II: Hohe Verbraucherlast Kurzfristig ungeplante Spitzenlasten im Netz werden durch Regelleistung zur Verfügung gestellt. Kleine, dezentrale Energiespeicher sparen prognostizierte Anlaufphasen, so dass Regelleistung erst bei tatsächlichen Bedarf zugeschaltet wird und somit teurer Dauerbetrieb weitestgehend reduziert wird. Leistung Energiespeicher Hohe Last durch Energieverbraucher Gasturbine 1 2 3 4 Zeit [h]

Netzproblem III: Regelleistung Die Reaktionsgeschwindigkeit der Primärregelleistung (30s) und der Sekundärregelleistung (5min) ist zu langsam im Vergleich zur Volatilität der Verbraucher und EE-Einspeiser im regionalen Bezug. Hohe Anlaufzeiten konventioneller Kraftwerke: Kostenintensiver Parallel-Betrieb von Schattenkraftwerken notwendig Träges Ansprechverhalten der Leistungsregelung: lässt Differenz zwischen produziertem Strom zu tatsächlich notwendigem Strom entstehen

Lösung zu III : Regelleistung Ansteuerbare dezentrale Energiespeichersysteme in EE-Anlagen können innerhalb von Sekundenbruchteilen das Stromnetz für kurze Zeiträume stabilisieren. Ein Abrufen oder Anfahren von konventioneller Regelleistung wird auf notwendige Situationen beschränkt. Soll Leistung Kurzzeit-Überbrückung durch Energiespeicher Kurzfristige Leistungseinbrüche im Stromnetz Gasturbine Zeit [h]

Pilotprojekt: Energiespeicher

EBU 1000 15M Technische Daten EBU 1000kW Maximalleistung 1000kW (15 min.) 500kW (1h) Nominalleistung (C5) ~1000kWh Spannung (AC) 11-33kV Batterietechnologie Neu entwickelte Bleibatterien Optimimiert für lange Lebensdauer, hohe Kapazität und niedrige Kosten Gewicht Ca. 30 Tonnen Zyklen (60% Restkapazität) > 3000 volle Zyklen Komponenten Temperaturkontrolle Optimierte, energieeffiziente Ventilation Monitoringfähige Batterie Innovatives Lademanagment Sicherheitssystem Online-Überwachung

Pilotprojekt: Energiespeicher Standort: Nominalleistung: Spannungsebene: Netzbetreiber: Alt Daber, Deutschland 1.600 kva 30.000V AC Edis Inbetriebnahme: September 2014 Frequenzregelung / Primärregeleenergiemarkt Frequenzabhängige Wirkleistungsbereitstellung von pos. und negativer Regelenergie (+/- 1500 kva) Sekundärregelenergiemarkt Bereitstellung schneller Regelreserve für Sekundärregelenergiemarkt (+/- 1500 kva) Herausforderung: Energiespeicher werden innerhalb der Regelenergieanforderungen nicht berücksichtigt -> Anpassungen notwendig!

Schlussfolgerung Möglichkeiten des Beitrags von ansteuerbaren dezentralen Speichersystemen auf Mittelspannungsebene im Regelenergiemarkt noch nicht erkannt. Aktuelle Regulierung verhindert Angebot vorhandener Speichertechnologien am Regelenergiemarkt. Aber: Einsatz von nicht ansteuerbaren Kleinst-Speichern wird durch die Bundesregierung gefördert Einsatz von ansteuerbaren Speichern in EE-Anlagen können die kurzfristigen Regelenergieanforderungen kostengünstiger und umweltfreundlicher als Dauerbetrieb von konventionellen Stand-by Kapazitäten

Neudefinition Systemdienstleistungen durch die Erneuerbaren Energien Innovativ Zuverlässig Zukunftsicher

P [%] Regelenergie: Heutige Anforderung 1,2 1 0,8 0,6 PRL 0,4 0,2 SRL MRL 0-0,2 0 10 20 30 40 50 60 70 80 t [min] PrimärRegelLeistung SekundärRegelLeistung TertiärRegelLeistung Lieferzeit / Plan Wöchentlich Wöchentlich Täglich Vergütung / Förderung Strompreis Strom- und Arbeitspreis Strom- und Arbeitspreis Detection Positiv und negativ Positiv und/oder negativ Positiv und/oder negativ Verfügbar binnen <30 s <5 min <15 min Produkte 1 Produkt 2 Produkte (HT&NT) 6 Produkte (a 4 hours) Technische Anforderungen Automatisch (gem. Netzfrequenz) Automatisch, externes Signal/Start Automatisch, externes Signal/Start

Regelenergie: Heute Vorteile Gesamte Primärregelleistung wird von Wärmekraftwerken erbracht (keine alleinstehenden Energiespeicher) Standard in den letzten 80 Jahren Eingebaute Momentanreserve (rotierende Masse) ununterbrochen in Betrieb Nachteile Netzstabilisierung keine Hauptfunktion und deswegen nicht kostenoptimiert Lange Anlaufzeiten der Turbinen CO 2 intensive Technologie Stetiger Treibstoffverbrauch

BELECTRIC: Zukunft Energiemix Basis Non-volatile Energieerzeuer Energiemix (EEX) neg. Regelenergie (50.2 Hz) pos. Regelenergie (49.8 Hz) Netzstabilisierung (Regelenergiemarkt) pos. + neg. Regelenergie Alle Energiesysteme 24 h / Tag Netzstabilisierung (Spannung, LVRT, Kurzschluss...)

P [%] Regelenergie: Zukünftige Anforderung 1,2 1 0,8 0,6 PRL 0,4 0,2 SRL MRL 0-0,2 0 10 20 30 40 50 60 70 80 t [min] PrimärRegelLeistung SekundärRegelLeistung TertiärRegelLeistung Lieferzeit / Plan Täglich Täglich Täglich Vergütung / Förderung Strompreis Strom- und Arbeitspreis Strom- und Arbeitspreis Detection Positiv und/oder negativ Positiv und/oder negativ Positiv und/oder negativ Verfügbar binnen <1 s <5 min <15 min Produkte 1 Produkt (1 Stunde) 2 Produkte (1 Stunde) 6 Produkte (a 4 hours) Technische Anforderungen Automatisch (gem. Netzfrequenz) Automatisch, externes Signal/Start Automatisch, externes Signal/Start

BELECTRIC Hybridlösungen zur Netzstabilisation

Lösung: Hybridkraftwerke Kombination mehrerer Quellen in Hybride Einheiten Bereitstellung von Kurzschluss- Leistung

Netzstabilisierung: SDL durch EE Nutzung von Hybridkraftwerken am Regelenergiemarkt

Netzstabilisierung: SDL durch EE Fahrplanbetrieb + Doppelnutzung von Betriebsmitteln

Hybridkraftwerk Fahrplanbetrieb + Doppelnutzung von Betriebsmitteln

Pilotprojekt: Hybridkraftwerk Technische Anforderungen am Beispiel Puerto Rico BELECTRIC realisiert dort die ersten Projekte (15MWp, 64MWp) Hoher Standard generell zu erfüllender Systemanforderungen Voltage Ride-Through Voltage Regulation System & Reactive Power Capabilities Ramp Rate Control Systemdienstleistungen entwickeln sich vom nice-to-have zu einer obligatorischen Leistung der DEAs

Fazit Die Erfahrungen aus bisherigen Pilotprojekten zur Netzstabilisierung durch Systemdienstleistungen zeigen die generelle technische Machbarkeit und Kosteneffizienz. Ein Abbau der regulatorischen Hindernisse ist dringend erforderlich für den Umbau des Energiesystems hin zu Erneuerbaren Energien.