COMBINED PUMPED HYDROPOWER AND HEAT STORAGE Pumpspeicherkraftwerk mit Wärmespeicher Konzeptstudie

Ähnliche Dokumente
Querschnittstechnologien inkl. Geothermie F&E Schwerpunkte und deren Implementierungsstrategie

Large Solar Thermal Systems. Christian Holter Phoenix (US), Singapore,

Solartechnologien in der Pipeline. Werner Weiss. AEE - Institut für Nachhaltige Technologien A-8200 Gleisdorf, Feldgasse 2 AUSTRIA

Energy efficiency in buildings and districts Key technologies within a case study of the Young Cities Project, Iran

Energieverbrauch für Heizen /Warmwasser Klimatisierung der Kleinverbraucher

ERNEUERBARE ENERGIEN - WIE WEIT IST DIE ENERGIEWENDE?

Energiespeicherung Technologie, Bedarf, Kosten. Hanspeter Eicher VRP eicher+pauli

100 % ERNEUERBARE ENERGIEN FÜR STROM UND WÄRME IN DEUTSCHLAND

Energiepotentiale. Geschichte und Effekte des Umstiegs auf erneuerbare Energieträger.

Energieträger-übergreifende Flexibilitäten Hybridnetze/Synergiepotentiale mit kommunalen Infrastrukturen

REGIONALE ENERGIESPEICHERKONZEPTE

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

Elektromobilität. Effizienz- und Einsparpotentiale. Dr. Martin Kleimaier

Fernwärmeversorgung Niederrhein GmbH

Forschungsaktivitäten und Kooperationen der Internationalen Energieagentur mit österreichischer Beteiligung Martina Ammer, 6.

Speichertechnologien in der Stromversorgung von heute und morgen. Prof. Dr. Nicola Schulz, FHNW

Stromspeicherung. Bedarf und Schlüsseltechnologien aus technisch-wirtschaftlicher Sicht. Hanspeter Eicher VRP

RESOURCES Institut für Wasser, Energie und Nachhaltigkeit

V2G-Strategies: Das wirtschaftliche Potential des V2G-Konzepts im österreichischen Energiesystem. Wels, Rusbeh Rezania

Possible Contributions to Subtask B Quality Procedure

Innovation Energiespeicherung

Solar Air Conditioning -

WILLKOMMEN BEI OCHSNER. Wärmepumpe als wichtige Komponente in SmartGrids. Bernd Lieber

Internationale Energiewirtschaftstagung TU Wien 2015

THERMISCHE SPEICHERUNG FÜR INTELLIGENTEN NETZE

Energiespeicher - Technologien und Anwendungen

Masterplan Klima + Energie im Rahmen der Klimaund Energiestrategie SALZBURG 2050

100% Erneuerbare Energien für Strom und Wärme in Deutschland

TESS Thermischer Stromspeicher für die Energiewende

Der Power System Simulator an der BTU Cottbus-Senftenberg

Fernwärme DIE KOMFORT-ENERGIE

Solare Fernwärme in Österreich und Europa

Der Einsatz Regenerativer bedarf langfristig sicherer Rahmenbedingungen

Energiespeicher- Technologien aus der Sicht eines Herstellers für die Expertenrunde Arbeitskreis Energiespeicher am 25. März 2015 in Potsdam

Thermische Speicher. mit Strom aus Photovoltaik und lastvariablen Tarifen in Kombination mit Wärmepumpen. 1. Österreichisches Wärmepumpenforum in Linz

Niedertemperaturfernwärme Innovative Versorgungskonzepte für netzgebundene Niedertemperatur-Anwendungen

Brennstoffzellen und Stromspeicher im Einfamilienhaus

Speichertechniken für die zukünftige Energieversorgung Energiespeicher-Symposium Stuttgart 06./07. März Ulrich Wagner

Simulation of a Battery Electric Vehicle

Globale energiepolitische Herausforderungen 2050*

WOHNEN Am Dorf. kinderfreundlich modern ökologisch familiengerecht. BAUUNTERNEHMEN B. Straßer

Power-to-Gas Erfahrungen bei der Erzeugung von regenerativem Wasserstoff mittels Alkali / PEM-Elektrolyse

Energiespeicher - Technologien und Anwendungen

Perspektiven der öffentlichen Kraft-Wärme/Kälte- Kopplung (KWKK) in Österreich. Marcus Koepp Wien 26. November 2014

Hans Schäfers Hochschule für Angewandte Wissenschaften Hamburg Center for Demand Side Integration (C4DSI)

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

Das effizienteste Kleinkraftwerk der Welt

Welche Rolle spielt die Speicherung erneuerbarer Energien im zukünftigen Energiesystem?

Auswirkungen unterschiedlicher Ladestrategien für Elektrofahrzeuge auf das Elektrizitätssystem in Kontinentaleuropa

Technik und Wirtschaftlichkeit solarthermischer Großanlagen

The Solar Revolution New Ways for Climate Protection with Solar Electricity

Sun 21 Workshop 20. Oktober 2010 Energiegespräche im Wenkenhof, Riehen Bernhard Brodbeck, Leiter Beschaffung, CEO Stv und Mitglied der

Die Wärmesenke Schlüsselelement der Energiewende

Regulatorischer Rahmen und Förderung von Speichern

Forschungsaktivitäten in allen Bereichen der IWT Neue Konzepte für höhere Effizienz in Haushalt, PKW, und Industrie

Neue Technologien, Entwicklungen und Wirtschaftlichkeit für Warmwasser und Photovoltaik

JOANNEUM RESEARCH Forschungsgesellschaft mbh

Forschungsprojekte im Bereich Wärmespeicher. Michel Haller, Daniel Philippen

Integration von Gebäudespeichersystemen ein Gesamtkonzept aus der Praxis

ETH Zürich Energiedaten und Effizienz

Ergebnisse der VDE- Speicherstudie

Optimale Investitionsentscheidungen in dezentralen Energiesystemen für BHKW, Batteriespeicher und Lastmanagement Modellkonzept und Anwendung

Ökoenthusiasmus oder lukrativer Nebenverdienst? Wirtschaftlichkeit der Mikro-KWK. Berliner Energietage, 17. Mai 2004 Lambert Schneider

Techno - ökonomische Analyse der Integration von flusswassergespeisten Großwärmepumpen in FW-Netzen

Präsentationsgrafiken

Wasserstoff Eine Option für die langfristige Speicherung von Windenergie. (Ergebnisse einer VDE-Studie)

Weiterentwicklung des Sunny Design Home Managers

Herzlich willkommen im Solarzeitalter

Nachhaltige Kühlung über solare sorptionsgestützte Klimatisierung und Bauteilaktivierung

Energiepolitische Rahmenbedingungen und Förderinstrumente für erneuerbare Energien und Energieeffizienz in Griechenland

DI Mike Alexander Lagler

JOANNEUM RESEARCH Forschungsgesellschaft mbh

Möglichkeiten zur optimalen Nutzung und Kombination von Photovoltaik, Wärmepumpen und Solarthermie Energie Apéro Luzern, 11.

Speicherung von erneuerbarem Strom durch Wasserstoffeinspeisung in das Erdgasnetz Erhebung des Potentials in Österreich

Erneuerbare Energien in Wärmenetzen

Das intelligente Netz Baustein im Energiesystem der Zukunft

Regenerative Energiesysteme und Speicher

Ökologische und sichere Wärme für Hamburg

Wasserkraft ein Garant für Versorgungsicherheit?

Nutzung der Sonnenergie in Zofingen

Energiespeicher in Deutschland Bedarf Technologien Rahmenbedingungen

Wärmeversorgung der Region Brandenburg- Berlin auf Basis Erneuerbarer Energien

Solarthermie und Gas-Brennwert - Technik und Wirtschaftlichkeit

Frankfurt am Main. 100 % Klimaschutz 100 % erneuerbare Energie

Solare Nah- und Fernwärme

DAS GEBÄUDE ALS ENERGIESPEICHER

Optimale PV Anlagengrößen: Führt der Fokus auf Eigenverbrauch zu höheren Gesamtkosten? Michael Hartner Dieter Mayr Andrea Kollmann Reinhard Haas

RESOURCES Institut für Wasser, Energie und Nachhaltigkeit

Batterie-geladen in die mobile Zukunft

Aktive Solarthermie für Fern- und Nahwärmenetze

Veranstaltung Energie AG, Dienstag

ENERGIESPEICHERUNG MITTELS WÄRMESPEICHERN; POWER-TO-HEAT UND POWER-TO-GAS VERGLEICH VERSCHIEDENER FLEXIBILISIERUNGSOPTIONEN

Wärme und Strom aus Wald und Feld europäische Erfahrungen und globale Perspektiven. Dr. Heinz Kopetz. Nasice 5. September 2014

Innovation in der Energiespeicherung -Projekt Falkenhagen-

Smart Buildings im Smart Grid - Gebäude und Stadtquartiere als Kraftwerke-

THERMOS die Innovation. Kompakte Effizienz der modularen Vorwandsysteme für alle Badezimmer. Haustechnik der Zukunft.

SPF- Industrietag 2014: Wärmepumpe und Solarwärme: Vermeintliche und tatsächliche Synergien. Dr. Michel Haller Projektleiter F+E

Energiewende in Deutschland und Europa: Flexibilitätsoptionen für den zeitlichen und räumlichen Ausgleich von Strombedarf und Stromerzeugung

Theoretische Potenzialanalyse für KWK- Hybridanlagen auf Basis Biomasse und Solarthermie

Energieoptimierte Wärmesysteme

Transkript:

1 W I S S E N T E C H N I K L E I D E N S C H A F T Institute of Hydraulic Engineering and Water Resources Gerald Zenz COMBINED PUMPED HYDROPOWER AND HEAT STORAGE Pumpspeicherkraftwerk mit Wärmespeicher Konzeptstudie www.tugraz.at

2 Idee Kombination dezentrale und zentrale Solarthermie über Fernwärmenetz Wärmespeicher in Wasserkörper Nutzung eines Pumpspeichersystems Elektrische Speicherung und Wärmespeicherung Ziel Minimierung der Kosten eines ökologischen Energiespeichers + CO 2 Einsparung

3 Storage technologies Value of Pumped Storage Hydropower

4 Vergleich ATES, BTES System Niederlande - Aquifer Thermal Energy Storage -

5 PSKW + Wärmespeicher System saisonaler Wärmespeicher über Fernwärmeleitungen Kombination dezentrales und zentrales Energiesystem für Sonnenspeicherung PSKW + Elektrische Speicherung + Elektrische Netzleistungen + Saisonaler Wärmespeicher + dezentrale kleine Warmwasserspeicher Fernwärmeleitungen für den Wärmetransport Nützung des bestehenden Fernwärmesystems

6 Schema eines PSKW und Wärmespeichersystems UPPER RESERVOIR Felxible Insulation at surface Pressure shaft Aeration Tunnel + Heat exchanger as throttle hydraulic throttle Heat radius 170 m - ~300 m (Gneiss) LOWER RESERVOIR Flexible Insulation at surface Additional submergence for 90 Water ~10 m Pressure Heat Exchanger Power cavern tunnel Insulation at high ground water flow regions Far distance water loop

7 Kavernen PSKW + Wärmespeicher System saisonaler Wärmespeicher über Fernwärmeleitungen

8 Kosten von Wärmespeicher 1 000 000 10 000 000 (Quelle: Mangold_Solites DSTTP AG 3 Saisonale Wärmespeicherung)

9 Energieinhalt elektrisch für PSKW 5 Mio. m³ Wasser Heat storage [MWh]

10 Energieinhalt PSKW+ Wärmespeicher 5 Mio. m³ Wasser auf 90 erhitzt Value of Pumped Storage Hydropower

11 Faktor Wärmespeicher vs. elektr. Speicher in einem kombiniertem PSKW + Wärmespeicher

12 Energiespeicher PSH + Heat storage Österreichische Pumpspeicher (elektrisch) Quelle: Sterner, Stadler, 2014 - bearbeitet

13 PSKW+WS Dämmung von freier Oberfläche Gelenk Thermische isolation durch elast. Membran Nach mögl. ohne Dämmung Dichtung Gelenk Speicherkapazität im Dammkörper

14 Case study - city of Graz 28% der Dachflächen geeignet für Solarthermie (3.92 Mill.m²) 1400 GWh/a 3.9 mal mehr als PV auf 30% der Dachflächen! Fernwärme Graz 950 GWh /a, 360 km Leitungen 58000 beheizte Wohnungen Energieträger: Kohle, Öl, Gas - KWK Theor. Gesamtbedarf für 100 000 Haushalte Solarthermie 5,2 mio m² Kollektorfläche Wie groß müsste in etwa ein idealer 90 Wasserspeicher sein um den gesamten Wärmebedarf für den Winter zu speichern?

15 Mittlere Sonnen-Einstrahlungsenergie/a in Österreich

16

17 Erforderliche Wassermenge für Speicherung von 845 GWh Wärmeenergie

18 Eigenschaften des PSH + Heat Storage -1-1. Speicherung von Strom und Wärme 2. Unabhängige Strom- und Wärmebewirtschaftung 3. Nutzung der Vorteile der elektr. Speicherung des PSKW (PHS, PSH, PSW, PSP, ) a) Hohe Effizienz ~ 80% b) Flexibler Einsatz c) Netzdienstleistungen d) Sehr geringer CO 2 equ Einsatz / KWh e) Zyklenstabilität f) Lange Lebensdauer 4. Kopplung mit Fernwärmenetz 5. Transferierung der Sommerwärme in den Winter 6. Große Wassermasse erlaubt bei ausreichender Sonnenenergieinstallation die Substitution einer fossilen Fernwärmeversorgung

19 Eigenschaften des PSH + Heat Storage -2-7. Abnahme von Industrieabwärme 8. Kühlleistungskapazität im Sommer 9. Große Kapazität g) für negative Regelleistung h) für Power to Heat i) Wärmespeicherung 10. Aufnahme von Wärme aus Solarthermie g) Wärmetauscher und Wärmepumpen 11. Aufteilung von Sonne auf PV und Thermie Leistungsaufteilung in E-Netz und Fernwärme Verminderung Gleichzeitigkeitsfaktor der PV Einspeisung 12. Geschlossener PSKW Kreislauf g) Keine Fließgewässerbeeinflussung h) Geringe Ökologische Auswirkungen

20 Vorteile des PSH + Heat Storage -3-13. Über Wärmepipeline auch in regionaler Entfernung von Ballungsräumen 14. Als Tiefenspeicher möglich 15. Mögliche Mitwirkung des Gebirges als Wärmespeicher (ausser in Zonen von Bergwasser und Grundwasserströmen 16. Hydraulische Verluste warden in Form von Wärme in die kombinierte Technologie transferiert 17. Dekarbonisierung 18. Strategische Energiesicherheit 19. Sehr geringe variable Kosten 20. Bei Kavernenspeicher kein Land- und Bodenverbrauch 21. Integration in Smart City- System

21 Herausforderungen Isolationstechnik der Speicher Wirtschaftliche Minimierung der thermischen Verluste Investitionen Doppelt transiente Maschinenbelastung Dynamische Auslegung aller Anlagenteile Finanzierungs- und Betriebsmodelle Landesversorger Stadtversorger Genossenschaften Politische Prozesse

22 References: Koritarov, Guo, Ela, Trouille, Feltes, Reed Modeling and Simulation of Advanced Pumped Storage Hydropower Technologies and their Contributions to the Power System 2014 Octavio Torres Life cycle assessment of a pumped storage power plant, Master Thesis, Norwegian University of Science and Technology Department of Energy and Process Engineering 2011 Majeau-Bettez, Hawkins, Strømman Life Cycle Environmental Assessment of Lithium Ion and Nickel Metal Hydride Batteries for Plug in Hybrid and Battery electric Vehicles, Journal of Environmental Science & Technology, 2011 Zackrisson, Avellán, Orlenius, Life cycle assessment of lithium-ion batteries for plug-in hybrid electric vehicles Critical issues Journal of Cleaner Production 18 (2010) 1519-1529 Koch Datensammlung über Österreichische Hochdruckwasserkraftanlagen Bachelorarbeit TU Graz, 2013 Richter, Zenz, Schneider; Knoblauch Surge tanks for high head hydropower plants Hydraulic layout New developments Geomechanics and Tunneling 2015 Sternberg, Bardow, Power-to-What? Environmental assessment of energy storage systems Journal of Energy & Environmental Science, 2015 Global Energy Storage Database (http://www.energystorageexchange.org/projects/data_visualization) Grazer Solardachkataster 2013 http://www.geoportal.graz.at/cms/dokumente/10189544_4515617/2fa6d060/solar_info_aktuell.pdf) Faninger The Potential of Solar Thermal Technologies in a Sustainable Energy Future IEA Solar Heating & Cooling Program, 2010 http://dutch-ates.com/ Calje Future use of Aquifer thermal energy storage below the historic centre of Amsterdam Master thesis TU Delft 2009

23 Vielen Dank Quelle: fotocommunity.de