Vermarktungs- und Finanzierungsmodelle für KMU MicroGrids Strombedarf im Unternehmen optimieren Lohnen sich Energiespeicher? Braunschweig, 1. Juni 2016 Dipl.-Ing. Andreas Becker AEG Power Solutions PM 1
KMU MicroGrid
Anwendungsfelder von Batterie Energie Speicher Systemen (BESS) Industrie Netzdienstleistungen Erneuerbare Energien Spitzenlastreduktion Lastverschiebung Frequenzregulierung Lastausgleich Aufbau eines Micro- Grid möglich Energieunabhängigkeit Entlastung von Netzentgelten Verbesserung Power-Quality: Blindleistungs-kompensation/- bereitstellung, Spannungsregelung Regelleistungserbringung, Frequenzregelung Vermeidung von Netzausbaukosten Realisierung von Schnellladestationen Zwischenspeichern von Überschüssen Vermeidung von Netzausbaukosten Aufbau von autarken Inselnetzen Regionale Wertschöpfung und Kommunaler Klimaschutz, SASE ggmbh, Iserlohn, 03.03.2016 3
Anwendungsfelder von Batterie Energie Speicher Systemen (BESS) Industrie Netzdienstleistungen Erneuerbare Energien Spitzenlastreduktion Lastverschiebung Frequenzregulierung Lastausgleich Aufbau eines Micro- Grid möglich Energieunabhängigkeit Entlastung von Netzentgelten Verbesserung Power-Quality: Blindleistungs-kompensation/- bereitstellung, Spannungsregelung Regelleistungserbringung, Frequenzregelung Kombinationen erhöhen den Vermeidung von Nutzen/Ertrag Netzausbaukosten Realisierung von Schnellladestationen Zwischenspeichern von Überschüssen Vermeidung von Netzausbaukosten Aufbau von autarken Inselnetzen Regionale Wertschöpfung und Kommunaler Klimaschutz, SASE ggmbh, Iserlohn, 03.03.2016 4
Leistungsfluss Ausgangssituation: Typisches industrielles Standortnetz eines KMU s NAP Zentrale Gebäudeleittechnik 2011 Verbraucher Industrie Lasten Büro Lasten Beleuchtung, P Max = PRef = 1 pu PCC W el = 1 pu h u = 2656h Einfache Top Down Struktur Unidirektionaler Leistungsfluss vom NAP zu den Verbrauchen Unidirektionaler Spannungsfall Lastausgleich erfolgt durch das öffentliche Stromnetz (soweit vorhanden, Laststeuerung durch die Gebäudeleittechnik) Geringe Benutzungsstundenzahl h u = Jahresenergieverbrauch Höchste Leistungsspitze Regionale Wertschöpfung und Kommunaler Klimaschutz, SASE ggmbh, Iserlohn, 03.03.2016 5
Regenerativ erzeugte Energie optimal nutzen P Last P Erzeugung Battery Energy Storage System BESS P Residual = P Last - P Erzeugung 6
Aufgabenstellung Kosten für den Strombezug aus dem öffentlichen Netz setzen sich aus mehreren Komponenten zusammen, u.a. 1. Bezogene Arbeit (Energie) 2. Maximale Leistung im Jahr 3. Blindleistungsmehrbezug 3. Netzentgelte 4. EEG- Umlage Aufgabe: Strombezugskosten minimieren!! Maximale Leistung Arbeit (Energie) Battery Energy Storage System BESS 7
Auswertung und Visualisierung der Messdaten Gesammelte Tagesmessdaten (365 Tage) ohne Speicher: P Res = P Last - P Quelle mit Speicher: P Res = P Last - P Quelle - P Speicher Charakterisierung des Zufallsprozesses Zeitmittelwert Scharmittelwert Mittagspause Frühstückspause Battery Energy Storage System BESS P Res = Kosten P Res,max = Kosten Grundlast Grundlasttage Statistische Auswertung 8
MicroGrid Designing Rahmenbedingungen / Parameter z. B. Arbeitspreis ct/kwh, Leistungspreis ct/kw Komponente Batterie Erzeugung Betriebsstrategien Erzeugungszeitreihen - Fluktuierend / ungeregelt - Konstant / geregelt z. B. Spitzenlastglättung mit Backup-Funktion MicroGrid Design Tool Designvorschlag für ein Mirco-Grid Spezifikation kwh, kw, Typ, etc. Lastzeitreihen / Verbrauch - elektrisch -thermisch kw, Typ, (un-)geregelt Wirtschaftlichkeit Erwartete Kosten und Erträge Regionale Wertschöpfung und Kommunaler Klimaschutz, SASE ggmbh, Iserlohn, 03.03.2016 9
Batterie Energie Speicher System BESS 10
Storage Converter Produkt-Portfolio Protect SC.600-ID-IEC & Protect SC.DiCa-ID-IEC Protect SC.600-ID-UL & Protect SC.DiCa-ID-UL 600 kva Power Conversion System For IEC region 600 kva Power Conversion System for North America Protect SC.LMU Protect SC.GMU Local Management Unit Battery storage control Communication Grid Measurement Unit Grid analyzer Communication Batterie Energie Speicher System BESS 11
Protect SC.600-ID Grundlegende technische Eigenschaften Data Value Total DC Voltage Range 200V 1000V Nominal DC Voltage Range 1 470V 820V Nominal Power 600 kva Ambient Temperature -20 C to + 50 C Efficiency 1 98,4% Power Factor lag 0 1 lead 0 Communication Modbus TCP Batterie Energie Speicher System BESS Operation Modes Current Source Mode Voltage Source Mode Inverter Cabinet 1 @ Nominal Power 12
Battery Energy Storage System BESS SC.GMU Batterie Energie Speicher System BESS Protect SC.600-ID-UL TKS-SC.1200 13
Geschäfts- und Investitionsmodelle 14
Investitionsmodell KMU-MicroGrid Geschäftsmodelle 7000h Regel >> Netzentgeltreduktion auf 20% Lastglättung/Peakshaving >> Reduktion Leistungspreis Eigenverbrauchserhöhung >> Reduktion Energiekosten Backup >> Vermeidung von Produktionsausfällen Blindleistungskompensation >> Vermeidung von Bezugskosten Hybridanwendungen Geforderte Vorteile KMU Reduzierter Finanzierungsbedarf Geringere Kapitalbindung Reversible Entscheidung Reduziertes Risiko Reduzierte Energiebezugskosten Investitionsmodell & Projektablauf 15
Investitionsmodell KMU-MicroGrid Stadtwerkemodell Vorteile Stadtwerk Vereinfachtes Unbundling - keine Anwendung von 7, 7a Kommunale Dienstleister generieren hierdurch neue Geschäftsfelder Verstärkte Kundenbindung Hohe Bonität Längere Amortisationszeiten zulässig und üblich Mobile Lösungen sind mehrfach und variabel einsetzbar Hindernisse Stadtwerk Begrenzte Personal-Kapazitäten Begrenztes Wissen über Die Verfügbarkeit und Den Betrieb möglicher technischer Lösungen Investitionsmodell & Projektablauf 16
Investitionsmodell KMU-Microgrid Stadtwerkemodell Verfügbarkeitsgarantie KMU Microgrid GmbH & Co. KG (Optional) Feste Miet- oder Leasingrate Betriebsführung Systemintegrator Mietvertrag Konsortium Stadtwerke Technische Lösung feste Nutzungsdauer Vertrag Kunde 1 Kunde 2 Kunde 3 Kunde n Batteriehersteller Dienstleistungsvertrag Wartungs- & Servicevertrag SPV 1 Verwaltung GmbH Vertrag Investitionsmodell & Projektablauf Kundenapplikationen: Last- / Netzentgeltoptimierung, Primärregelleistung, Netzausfallüberbrückung, Eigenverbrauchssteigerung 1) : Special Purpose Vehicle 17
Konzept zur Bereitstellung von PRL aus einer Hybridanlage aus einem Batteriespeichersystem und einer Power-to-Heat Anlage Primärregelleistung PRL Batterie - + Erhitzer angebunden an ein Wärmesystem = ~ MS Transformator Protect SC.600 mit schneller Umschalteinrichtung und integrierter Leistungssteuerung für den Erhitzer MS Schaltanlage Netzanschlusspunkt Investitionsmodell & Projektablauf 18
Konzept zur Bereitstellung von PRL aus einer Hybridanlage aus einem Batteriespeichersystem und einer Power-to-Heat Anlage Primärregelleistung PRL Batterie - + Erhitzer angebunden an ein Wärmesystem = ~ MS Transformator Protect SC.600 mit schneller Umschalteinrichtung und integrierter Leistungssteuerung für den Erhitzer MS Schaltanlage Netzanschlusspunkt Investitionsmodell & Projektablauf 19
Fazit 20
Fazit Batteriespeichern sind technisch geeignet, diverse Anwendungsfelder zu bedienen. AEG PS bietet diesbezüglich ein innovatives Produktportfolio. Positive Entwicklungen im Bereich der ökonomischen Rahmenbedingungen ermöglichen vermehrt eine wirtschaftliche Erschließung dieser Anwendungsfelder. Pauschale Aussagen sind kaum möglich, vielmehr sind detaillierte Einzelprüfungen notwendig. Fazit Die Einbindung kommunaler Energiedienstleister ermöglicht neue und verbesserte Finanzierungsoptionen. Kommunale Dienstleister generieren hierbei neue Geschäftsfelder und KMUs reduzieren ihr Risiko. 21
Kontakt Dipl.-Ing. Andreas Becker Product Manager Grid & Storage Tel.: +49 2902 763 231 Fax: +49 2902 763 1212 Cell: +49 171 9702582 andreas.becker@aegps.com Battery Energy Storage System BESS 22