Symposium Vernetzte Energieforschung 3. April 2014 Zentrum für Energietechnik, Bayreuth Das Centrum für Energiespeicherung Regionale Lösungen im Kontext der Energiewende Fraunhofer UMSICHT Samir Binder Fraunhofer UMSICHT Folie 1
Inhalt Das Centrum für Energiespeicherung Anwendungsbeispiele Systemanalyse Zusammenspiel Erneuerbare Energien und Speicher Thermische Speicher Ausblick Folie 2
Zeitliche Entkopplung Örtliche Entkopplung Hintergrund Netze & Speicher Regelbar Netze Lastverschiebung Angebot Nachfrage Speicher Verbrauch Erzeugung Energieeffizienz Haushaltsgeld.net, Andreas Carjell, Viktor Mildenberger, Petra Bork, Dieter Schütz, Andreas Morlok / alle pixelio.de Folie 3
Centrum für Energiespeicherung Struktur Projektpartner Förderung Sulzbach-Rosenberg / Oberhausen Straubing / Stuttgart 20 Mio. Bayerisches Staatsministerium für Wirtschaft, Infrastruktur, Verkehr und Technologie Systemanalyse Chemische Speicher Katalyse und Prozess Chemische Speicher Verfahren/Technische Umsetzung Wärmespeicher Folie 4
Centrum für Energiespeicherung Institute Folie 6
Inhalt Das Centrum für Energiespeicherung Anwendungsbeispiele Systemanalyse Zusammenspiel Erneuerbare Energien und Speicher Thermische Speicher Ausblick Folie 7
Systemanalyse Metastudie Energiespeicher Darstellung des kurz-, mittel- und langfristigen Stromspeicherbedarfs sowie des Überschussstroms Erhebung des technischen Ausbaupotenzials einzelner Speichertechnologien Darstellung der Wirtschaftlichkeit von Speichertechnologien im Vergleich zu sonstigen Flexibilitätsoptionen Ermittlung Einsatzpotenzial von P2G Rolle von Speichern bei einer möglichen Neugestaltung des Strommarktdesigns Auswertung von über 300 relevanten Studien METASTUDIE ENERGIESPEICHER für & Folie 8
Leistung in MW Systemanalyse Stromüberschüsse in Bayern Wasserkraft Biomasse PV Wind Onshore Steinkohle Gas Stromverbrauch 18.000 16.000 14.000 12.000 10.000 8.000 6.000 4.000 2.000 0 Maiwoche 2023 Quelle: Fraunhofer UMSICHT Folie 9
Systemanalyse Ausgleichsbedarf GIS Raster Raster 0,083 x 0,083 ca. 9 x 6 km 6.953 Zellen N-S Länge: 886 km W-O Breite: 636 km Perfektes Verteilnetz innerhalb jeder Zelle C.Doetsch: Future Electric Energy Storage/Balancing Demand, IEA, Paris, 23.01.13 Folie 10
Systemanalyse Analyse von 146 Regionen Grundlagen Basis BMU Leitszenarien 2010 146 Regionen Aufteilung nach Einwohnerzahl und Strukur Perfektes Verteilnetz innerhalb der Region, kein Austausch zwsichen den Regionen Regionen für die Ausgleichsbedarfsanalyse C.Doetsch: Future Electric Energy Storage/Balancing Demand, IEA, Paris, 23.01.13 Folie 11
Leistung [GW] Systemanalyse Ausgleichsbedarf, geordnet 20 2030 10 0-10 -20-30 -40-50 -60-70 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 Zeit [h] ca. 27,7 TWh ca. 1 TWh C.Doetsch: Future Electric Energy Storage/Balancing Demand, IEA, Paris, 23.01.13 Folie 12
Leistung [GW] Leistung [GW] Systemanalyse Ausgleichsbedarf, geordnet 20 2030 2050 10 0-10 -20-30 -40-50 -60-70 20 10 0-10 -20-30 -40-50 -60-70 ca. 1 TWh 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 Zeit [h] ca. 27,7 TWh ca. 3,3 TWh 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 Zeit [h] ca. 80 TWh C.Doetsch: Future Electric Energy Storage/Balancing Demand, IEA, Paris, 23.01.13 Folie 13
Verbrauch ERZEUGUNG Zusammenspiel Erneuerbare Energien und Speicher Sägewerk Photovoltaik Biomasse BHKW Batteriespeicher Strom Wasserkraft Thermischer Speicher SPEICHER Raumwärme Heizung Folie 14 8 Netz Trocknungswärme R_K_B_by_Lupo_pixelio.de
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Zusammenspiel Erneuerbare Energien und Speicher Verbrauchsanalyse Wärme und Strom Strom Raumwärme Trocknungswärme Folie 16 7
Zusammenspiel Erneuerbare Energien und Speicher Optimierungsmaßnahmen --- Holzvergaser --- Biomethan Folie 17 14
Zusammenspiel Erneuerbare Energien und Speicher Optimierungsmaßnahmen --- Holzvergaser --- Biomethan Folie 18 14
Zusammenspiel Erneuerbare Energien und Speicher Optimierungsmaßnahmen --- Holzvergaser --- Biomethan Folie 19 14
Zusammenspiel Erneuerbare Energien und Speicher Optimierungsmaßnahmen --- Holzvergaser --- Biomethan Folie 20 14
Elektrische Last [KW el ] Speicherfüllstand [%] Zusammenspiel Erneuerbare Energien und Speicher Optimierungsmaßnahmen 180,0 maximale Residuallast 110% 160,0 100% 140,0 120,0 90% 80% 70% 100,0 60% 80,0 50% 60,0 40,0 40% 30% 20% 20,0 10% 0,0 0:00 3:00 6:00 9:00 12:00 15:00 18:00 21:00 0% WK Holzvergaser Bezug PV-Erzeugung Gesamt Bat.Ladung Bat.Entlad. Last Batteriespeicher Füllstand Pufferspeicher Füllstand Folie 21 15
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Thermische Speicher Mobile Latentwärmespeicher II Heat source Heat sink Kur-Betriebs-GmbH Bad Königshofen;Hochschule Amberg-Weiden, Dömges Architekten AG Folie 23
Latentwärmespeicher mit modularer Wärmeübertrager Motivation Kein einheitliches Aufschmelzverhalten des Phasenwechselmaterials Phasentrennung bei Salzhydraten auf Grund unterschiedlicher Dichten der zwei Stoffe Funktionsmuster während der Beladung Wärmebild des Funktionsmuster während der Beladung Folie 24
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Ausblick Neubau 2016 Technikum Energiespeicherung Folie 26
FRAUNHOFER UMSICHT Das Centrum für Energiespeicherung Regionale Lösungen im Kontext der Energiewende Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Kontakt Fraunhofer UMSICHT Fraunhofer-Instituts für Umwelt-, Sicherheitsund Energietechnik UMSICHT Institutsteil Sulzbach-Rosenberg An der Maxhütte 1 92237 Sulzbach-Rosenberg Samir Binder E-Mail: info-suro@umsicht.fraunhofer.de Telefon: 09661-908 410 Internet: http://www.umsicht-suro.fraunhofer.de E-Mail: samir.binder@umsicht.fraunhofer.de Folie 27