Energiespeicher als wichtiges Bindeglied in verteilten Energiesystemen Berliner Energietage 2017, 05.05.2017 Dr. Rainer Saliger, Siemens AG Siemens AG siemens.com
Erreichung Energieziele in D eng verknüpft mit Ausbau von eher dezentralen und volatilen Erzeugungstechnologien wie PV und Wind TWh 800 600 400 200 0 Verschiedene Stadien der Integration von volatilen Energien 2000 2005 2010 2015 2020 2025 2030 2035 2040 2045 2050 52 GW Peak load 81 18 94 18 101 159 18 118 123 19 87 118 19 53 17 61 77 101 6 12 27 51 2000 Seite 2 Integration kein Thema Min load 2010 2020 35-40% Lücken in Residuallast müssen gefüllt werden Verwendung überschüssiger Energie aus PV+Wind Netze müssen für höhere Anteile PV+Wind ertüchtigt werden 2030 Source: Siemens AG ~50% 2040 I. II. 2050 III. 80% Renewables GW (Wind+Solar) ~3 x Peak load Non-renewables Other RE generation PV generation Wind generation
Ungleicher Ausbau von Wind- und Solarenergie erfordert auch Integrationslösungen auf lokaler Ebene Ausbau Windenergie v.a. im Norden Agentur für erneuerbare Energien Ausbau Solarenergie v.a. im Süden 23% 7% 11% 80% 46% 12% 20% 90% 62% 77% 29% 21% 37% Anteile erneuerbarer Erzeugung am Strombedarf der Bundesländer* (2014) Ambitionierte Ziele für erneuerbare Energien erfordern zusätzliche Flexibilitäten Auch mit geplantem Ausbau des Hochspannungsnetzes (incl. HGÜ) wird Deutschland keine Kupferplatte Agentur für erneuerbare Energien * Quelle: AGEE-Stat, LAK, extrapoliert Seite 3
Systemflexibilität ist eine Voraussetzung für das zukünftige Energiesystem Energieerzeugung Energienutzung Erneuerbare Spitzenlastkraftwerk Lastverschiebung Power to heat Konventionell Erzeugung Last Seite 4 Elektrische Speichersysteme Netzstabilität via Leistungselektronik 0:00 6:00 12:00 18:00 0:00
Je nach Anforderung kommen unterschiedliche Speichertechnologien in Frage - Batterien und Power to Gas mit sehr breitem Anwendungsspektrum Technology: D C B A Energy reserve Time shift Firming Power system stability Seconds Minutes Hours Days Weeks 4 Con-/ Prosumer 2 NaS, Lead Acid NaNiCl Li-Ion 3 Generation buffer Decentralized fleet 2a Grid stability Distribution grid Flow- Batteries Batteries 1 Electricity reserve Volatile power plants H2/ Methan Flywheel Storage Thermal Storage 2b Conventional 2c Hydro Central fleet 2d power plants 3a Super capacitor CAES 1) Transmission grid Pumped 3b Chemical Thermal Electrochemical Mechanical Electrical Seite 5 1 kw 100 kw 1 MW 10 MW 100 MW 1000 MW Power 1) Compressed Air Energy Storage
Energiespeicher als wichtiges Bindeglied in verteilten Energiesystemen Technologien für lokale integrierte Energiesysteme vorhanden 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 E-Mobilität Wärme Netzausgleich und Stabilität Power-to-gas Power-to-value Netzstabilität und Eigenversorgung Power-to-heat Seite 6
Anhaltender Preisverfall dezentraler Technologien begünstigt lokale Lösungen und Sektorübergänge 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 1,300 55% 45% 2015 2020 2025 2030 <1,000 Batterie-Pack-Preise 3,500 1,000 920 Prognose /kw PV-Modul 2020 2025 2030 400 250 200 150 2005 2010 2015 2020 2025 2030-45% - 75% Batterie System-Preise - 74% Dezentrale Technologien und deren Kombination 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
Siemens berät Kunden in verschiedenen Applikationen zur Umsetzung dezentraler Versorgungskonzepte Transparenz schaffen Effizienz verbessern Profitabilität steigern Alternative Netznutzung Bereiche der energieintensiven Wirtschaft besitzen Potenzial für intensive, atypische, singuläre Netznutzung mit Produkten des Controller- Managements, Speicherlösungen und BHKWs Stadtteilkonzepte Verknüpfungen von Lösungen zur Gebäude- und Stadtteilautomatisierung mit Strom-, Wärme- und Kälteerzeugung, BHKWs, elektrischen Speichern, Photovoltaik, CSP, Wärmespeichern und Wärmepumpen Hybridkraftwerke Dezentrale Erzeugeranlagen mit Netzanschluss, Energie - Managementsystemen (Prognosetools, Garantien) und Kopplung von BHKWs / Turbinen, Speicherlösungen, erneuerbaren Erzeugern (CSP, PV und Wind) und Black Start Fähigkeit Verbrauchernahe Energieparks Energieerzeugung industrienah und verbrauchsorientiert mit Energie- und Wärmespeicher, Power-to-Heat, Power-to- Chemical, BHKW, PV und Wind zur CO 2 - Reduktion und Effizienzsteigerung Seite 8
Herausforderungen der Kunden erfordern maßgeschneiderte Versorgungslösungen Ihre Herausforderungen Maßgeschneiderte Lösungen für Ihren nachhaltigen Erfolg Steigende Energiekosten Energiemgmt. (Verbraucher/ Erzeuger) Dezentrale Erzeugung Energieversorgungssicherheit KWK Onshore Windkraft Photovoltaik Übertragung & Verteilung Produktion Speicher CO 2 -reduzierte Energiebereitstellung Übertragungsnetz Verteilnetz Kälte- und Wärmespeicher Batterie und H2-Speicher Power 2 Chemical Moderne Kommunikation und Innovationen Büro Beibehaltung bzw. Stärkung der Marktposition Thermisch Elektrisch Hauptkomponenten E-Mobilität Verbraucher Power 2 Heat Umwandlung Geschäftsmodell Finanzierungskonzepte Seite 9
Dezentrale Energiesysteme für mehr Versorgungssicherheit Beispiel Industriecampus Ladestationen für Elektroautos Dezentrale Energieversorgung (DES) Windturbinen Mittelspannung, Niederspannung, Leistungsschalter etc. Dezentrale Stromerzeugung Speicherlösungen Microgrid Manager, Energiemanagement- Systeme etc. Photovoltaikanlage Elektrische Ausrüstung und Leistungselektronik Batteriespeicher, power to gas Blockheizkraftwerk Energieautomatisierung und Software Seite 10
Beispiel: Verbrauchernaher Energiepark Siemens identifiziert gemeinsam mit den Kunden die attraktivsten Anwendungsfälle dezentraler Technologien BHKW Optimierung PV Anlage Batteriespeicher Microgrid Manager Vorbereitung E-Mobilität Kosteneinsparung durch speicheroptimierten PV + BHKW Eigenverbrauch und Spitzenlastmanagement Seite 11
Vielen Dank! Dr. Rainer Saliger Key Expert Energy Storage and Senior Sales Consultant Dezentrale Energiesysteme Von-der-Tann Straße 30 90439 Nürnberg Tel: +49 (911) 654-2192 Mobil: +49 (172) 4757509 E-Mail: rainer.saliger@siemens.com Seite 12