Dezentrale Energiesysteme und Speicher Der richtige Mix macht s Dr. Bernd Koch Leiter Dezentrale Energiesysteme, Siemens Deutschland siemens.com
Energiewende: Mehr lokaler Strombezug sowie eine Vernetzung der Infrastrukturen Stromversorgung einer Stadt unter Einbindung des Umlandes Heute Zukünftig Stromübertragungsnetz Stromübertragungsnetz 80% des Stroms 30% des Stroms Stromverteilnetz Stromverteilnetz Energieversorgung durch: HKW, GuD, DKW, Fernwärmenetz, Gasnetz, Mobilität, 20% Eigenversorgung Stadtzentrum Energieversorgung durch: HKW, GuD, DKW, Fernwärmenetz, BHKW, Gasnetz, Mobilität, 70% Eigenversorgung innerhalb Region Stadtzentrum dezentrale Energieversorgung Peripherie dezentrale Energieversorgung Peripherie Umland PV, Wind, Biogas Umland Seite 2
Energiewende bringt den Trend zur Energiezelle Infrastrukturen verschmelzen Energie Verkehr Industrie Gebäude Abnehmer 2.0 Energie 2.0 e-mobility Factory Building Prosumer Trend zur Energiezelle Seite 3
Systemflexibilität ist eine Voraussetzung für das zukünftige Energiesystem Energieerzeugung / Energietransport Energienutzung Erneuerbare Volatilität Markets e-mobility DC Dezentral HVDC Factory Building Strom #1 Maximale Effizienz Prosumer Maximale Effizienz Seite 4
Systemflexibilität ist eine Voraussetzung für das zukünftige Energiesystem Energieerzeugung / Energietransport Energienutzung Spitzenlastkraftwerk Lastverschiebung Power to X Erneuerbare Volatilität Markets e-mobility DC Dezentral HVDC Factory Building Strom #1 Maximale Effizienz Elektrische Speichersysteme Leistungselektronik 0:00 6:00 12:00 18:00 0:00 Prosumer Maximale Effizienz Seite 5
Schlüsselkomponente Speicher Energieerzeugung / Energietransport Energienutzung Spitzenlastkraftwerk Lastverschiebung Power to X Erneuerbare Volatilität Markets e-mobility DC Dezentral HVDC Factory Building Strom #1 Maximale Effizienz Elektrische Speichersysteme Leistungselektronik 0:00 6:00 12:00 18:00 0:00 Prosumer Maximale Effizienz Seite 6
Anhaltender Preisverfall dezentraler Technologien Auch bei Batteriespeicher Preise von Onshore Windturbinen: - 45% in letzten 20 Jahren Preise kleiner Solar-PV- Dachanlagen: - 75% in letzten 10 Jahren Preise von Li- Batterie-Packs: - 74% in letzten 10 Jahren 2,800 1990 2,000 1995 1,000 2000 7,700 25% 75% 2000 1,550 1,200 2005 5,200 28% 72% 2005 4,500 1,500 2010 2,600 38% 62% 2010 $/kw Onshore Turbine 1,100 2015 /kw PV-BoP 3,500 1,300 55% 45% 2015 1,000 920 2020 2025 2030 <1,000 Prognose /kw PV-Modul 2020 2025 2030 Batterie-Pack-Preise 400 250 200 150 2005 2010 2015 2020 2025 2030-45% - 75% Batterie System-Preise - 74% Dezentrale Technologien und deren Kombination bieten mittlerweile auch wirtschaftliche Alternative zu zentraleren Versorgungskonzepten Quellen: LBNL, Wind technologies market report 2014, Fraunhofer ISE PV report 2014, IHS Technology Battery report 2015, BNEF 2015 Seite 7
Energiespeicher sind wichtige Bindeglieder in verteilten Energiesystemen Einsatzszenarien Zentral Große Versorger Dezentral Kleine Versorger, Gemeinden, Industrie, Prosumer Pumpspeicher-KW Wasserstoff Batterien Thermische Speicher Strom Strom H 2 / Methan H 2 Kraftstoff (Gasnetz) (Fahrzeuge) Strom Wärme Netzausgleich und Stabilität Power-to-gas Power-to-value Netzstabilität und Eigenversorgung Power-to-heat Seite 8
Sekunden Minuten Stunden Tage/Monate Unterschiedliche Speichertechnologien für unterschiedliche Einsatzmöglichkeiten H2/ methane Energy reserve Batteries Li-Ion Flow-batteries diabatic (stationary) CAES* adiabatic Pumped hydro Time shift Storage type Electrical Mechanical Batteries NaS Operating reserve Electrochemical Chemical Super capacitor Flywheel storage Power quality Commercial use Commercial Superconductive coil Early commercial Demonstration 1 kw 10 kw 100 kw 1 MW 10 MW 100 MW 1,000 MW * Compressed Air Energy Storage Seite 9
Effizienzen heben und Stabilität steigern mit Sektorenkopplung Zahllose Möglichkeiten für Sektorenkopplung durch Speicher in dezentralen Energiesystemen Electricity Fuel Water Siemens Elektrolyseur Siemens Wärmespeicher Heat Cold Siemens Batteriespeicher Siemens Elektro-Hybridbus Seite 10
Dezentrale Energieapplikationen mit Speicher als Schlüsselkomponente Alternative Netznutzung Stadtteilkonzepte Bereiche der energieintensiven Wirtschaft besitzen Potenzial für intensive oder atypische Netznutzung mit Controller- Management, Speicherlösungen und BHKWs Verknüpfungen von Lösungen zur Gebäude- und Stadtteilautomatisierung mit Strom-, Wärme- und Kälteerzeugung, BHKWs, elektr. Speichern, Photovoltaik, CSP, Wärmespeichern und Wärmepumpen Hybridkraftwerke Verbrauchernahe Energieparks Dezentrale Erzeugeranlagen mit Energiemanagementsystemen und Kopplung von BHKWs / Turbinen, Speicherlösungen, erneuerbaren Erzeugern und Black Start Fähigkeit Industrienahe Energieerzeugung, verbrauchsorientiert mit Energie- und Wärmespeicher, Power-to- Heat, Power-to-Chemical, BHKW, PV und Wind Seite 11
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