NEW 4.0 - Zwischenergebnisse und Anwendungsfälle zur EE-Speicherung/-umwandlung Prof. Dr. Werner Beba - 24.01.2019 | 17. Sitzung des ...
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www.new4-0.de NEW 4.0 – Zwischenergebnisse und Anwendungsfälle zur EE-Speicherung/-umwandlung Prof. Dr. Werner Beba 24.01.2019 | 17. Sitzung des Energienetzbeirat, TOP 3.1. Behörde für Umwelt und Energie| - Vertraulich -
Unsere Ambition
„Die Zukunft der Energiewende entscheidet sich mit
der Fähigkeit, wirksamen Klimaschutz und eine
sichere, stabile Energieversorgung in einem
funktionierenden Markt zu vereinen.
Die Vermittlungsfähigkeit gegenüber der Gesellschaft
ist dabei eine Grundvoraussetzung.
NEW 4.0 will diese Fähigkeiten umfassend
demonstrieren.“
- Vertraulich - 3
Transformation des Energiesystems durch Innovationen
Übergeordnetes Ziel: Nachhaltige regenerative Energieversorgung in Schleswig-Holstein-Hamburg
Sichere, kostengünstige, umweltverträgliche Energieversorgung bis 2035
Versorgungssicherheit,
Bedingungen: Systemstabilität
Bürger-
Wirtschaftlichkeit, akzeptanz
Markt & Wettbewerb
Dekarbonisierung,
Klimaschutz
Impulse für Innovationen, neue Technologien, neue Märkte,
Wirkungen:
Wettbewerbsfähigkeit, gesell. Akzeptanz, Machbarkeit der Energiewende
- Vertraulich - 4
Zielsystem und Strategie
Transformationspfad für sichere, kostengünstige, umweltverträgliche Energieversorgung der
Region bis 2035:
Übergeordnetes Ziel o bis zu 100 % EE-Stromversorgung
o ≈50 % Wärme und Mobilität
o 70 – 80 % CO2 Senkung
Strategische Optimale Synchronisation von Erzeugung und Verbrauch zu jedem Zeitpunkt
Zielerreichung Ganzheitliche Systemintegration und sichere, effiziente Systemführung
Doppelstrategie Steigerung des Stromexports + Kopplung der Sektoren
- Vertraulich - 5
Doppelstrategie NEW 4.0
NEW 4.0 wird die Kernherausforderungen der Energiewende
mit einer Doppelstrategie lösen:
Steigerung des Stromexports + Erhöhung der energetischen
Selbstverwertung
…in andere Regionen durch effiziente Nutzung und …durch Flexibilität bei Erzeugern + Verbrauchern,
Ausbau der Energieinfrastruktur in der Region Kopplung mit Sektoren Wärme + Verkehr
Intelligente Informations- und Kommunikationstechnologie
Speicher: Batterie, Hochtemperatur, Virtuelle
Kraftwerke, Markt-Plattformen + Power-to-Heat, Power-to-Gas, BHKW, Power-
to-X, to-Steel, to-Steam, KWK
- Vertraulich - 6
Ausgewählte Projekte u. Demonstratoren
200 MW Flexibilisierung und Speicherung, 2.000 MW virtuelle Kraftwerke
EnSpireMe GmbH Energie des Nordens GmbH & Co.KG
Batteriespeicher (48 MW) Elektrolyseur (+1,3 MW)
Blindleistung (38 MVar)
Stadtwerke Flensburg GmbH
Flensburg
ARGE Netz GmbH & Co.KG PtH mit Fernwärmenetz (+0,8 MW)
Erneuerbare Energien Kraftwerk Stadtwerke Norderstedt
VK für SDL durch WEA (2.000 MW) Smart Home
Schleswig-
Flensburg
Coulomb GmbH HanseWerk Natur GmbH
Second Life Batterien (+5/ -5 MW) Nordfriesland
PtH aus BHKW in Nahwärmenetzen (+2,0 MW)
Wind to Gas Energy GmbH & Co. KG Vattenfall Wärme Hamburg GmbH
Elektrolyseur (+2,4 MW) Rendsburg- Kiel PtH Fernwärmenetz (+45MW)
Eckernförde
Wind to Gas Energy GmbH & Co. KG Dithmarschen Plön PtH in Nahwärmenetzen (+0,5 MW)
Fraunhofer ISIT Ostholstein Hamburg Energie GmbH
Batteriespeicher (+2,0/-2,0 MW) Neumünster PtH mit Nachtspeicherheizungen
Sasol Germany GmbH Steinburg
Segeberg Siemens Gamesa Renewable Energy GmbH &
Flexibilisierung KWK-Gasturbinen (+4 MW) Lübeck Co. KG/Hamburg Energie GmbH
Trimet Aluminium SE Hochtemperaturspeicher (+5,4 /- 1,8 MW)
Dynamisierung Aluminiumelektrolyse Pinneberg Stormarn
(+13,2/-6,6MW) Aurubis AG
Lauenburg
Hamburg Power-to-Steam (+10 MW)
ArcelorMittal Hamburg GmbH Flexibilisierung Elektrolyse/E-Öfen (7,0 MW)
Power-to-Steel (+10/-10 MW)
Knüppelerwärmung (erst nach Projektende)
Nordex SE/HAW Hamburg/CC4E und
Worlée Chemie GmbH Vattenfall Europe Innovation GmbH
PtH zur Thermalölerhitzung (2,0 MW) Speicherregelkraftwerk (+0,7/ -0,7 MW)
Maßstab 1: 1.000.000 - Vertraulich - 7
Mit NEW 4.0 funktionsfähige Lösungen & Demonstratoren,
Systemkompetenz als Plattform und Leistungsverstärkung
Flexibilitätspotenzial NEW 4.0 (Stand November 2018) Bereits in Betrieb (Stand 11/18):
Partner Demonstrator Leistung IBN
160 MW
+2.000 MW virtuelles Kraftwerk Arcelor- Time-Shift +/-10 MW Juli 2017
Mittal
120 MW W2G Energy Batterie- +/- 2,0 November
speicher MW 2017
Stadtwerke PtH (Elektro- +0,8 MW Dezember
Flensburg heizkessel) 2017
80 MW
EnSpireME Batterie- +/- 48,0 Juni 2018
speicher MW /
40MVAR
40 MW
W2G Energy Elektrolyseur +2,4 MW August
2018
Hansewerk PtH +2,0 MW August
Natur (davon 0,2 2018
0 MW
MW neu
und 1,8
MW
Bestand)
-40 MW
HAW/ VEI/ Batterie- +/- 0,7 Oktober
Nordex speicher MW 2018
GESAMT - 50,7 MW
+55,9 MW
-80 MW
Q4 2017 Q1 2018 Q2 2018 Q3 2018 Q4 2018 Q1 2019 Q2 2019 Q3 2019 Q4 2019 Q1 2020 Q2 2020 Q3 2020 Q4 2020
neg. Regelenergie pos. Regelenergie
- Vertraulich - 8
Was haben wir erreicht? – Ausgewählte Ergebnisse
Erzeugungs-Management
Wind-to-Gas Energy Vattenfall, Nordex, HAW ARGE Netz TenneT EnSpireMe
Energiespeicher zur SDL- Speicherregelkraftwerk Erneuerbare Energien Aktives Batteriespeicher zur
Erbringung Curslack Kraftwerk Blindleistungsmanagement Bereitstellung von BL
Quelle: Eneco
Quelle: Wind-to-Gas Energy GmbH Quelle: HAW Hamburg Quelle: ARGE Netz GmbH & Co. KG Quelle: TenneT TSO GmbH
& Co. KG
• 5 MW • 1 MW im Arealnetz • 1.600 MW Virtuelle • Auswahl Jardelund als • 48 MW
• Präqualifikation für die • IBN im Herbst 2018 Kraftwerke Testgebiet • Präqualifikation für die
Erbringung von • Dynamische • Erbringungskonzept • Definition von Erbringung von
Regelleistung Regelenergie- MRL Testszenarien Regelleistung
• Aufschaltung auf EE- Erbringung • Präqualifikation • > 1.500 WEA • Bereitstellung von
Kraftwerk • Virtuelle Windpark für negative Blindleistung
• Elektrolyseur 2,4 MW Momentanreserve MRL über das EEKW
UC 5 UC 4 UC 6 UC 6
- Vertraulich -
UC 5 10
Demonstratoren von NEW 4.0
Wind-to-Gas Südermarsch: Batteriespeicher und Wasserstoff-Erzeugung
Bereitstellung der Primärregelleistung durch konventionelle Kraftwerke
Bereitstellung der Primärregelleistung durch Batteriespeicher
„Freie Netzkapazitäten für EE“
- confidential - 11
Demonstratoren von NEW 4.0
HAW / Vattenfall / Nordex: Speicherregelkraftwerk Curslack
Frage
Wie können „gute“ Eigenschaften konventioneller Kraftwerke durch EE
ersetzt/verbessert werden?
» kontinuierliche Erzeugung
» Stützung der Netzfrequenz durch die rotierenden Massen (Systemstabilität)
Idee
Erweiterung des Windparks um eine Batteriekomponente
Konzept/Ziele
Ersatz der Schwungmassen durch ein virtuelles Trägheitsmoment
Ausgleich von Erzeugungsschwankungen durch Ein-/Ausspeichern von Energie
Entwicklung neuer Regelverfahren für hochdynamische Systemdienstleistungen
Partner
Vattenfall: Aufbau und Betrieb
Nordex: Implementierung der Regelungstechnik
HAW: Betrieb/Auswertung der Messtechnik, Modellbildung und wiss. Begleitung
Quelle: Vattenfall Wärme GmbH
- Vertraulich - 12Demonstratoren von NEW 4.0
ARGE Netz: Erneuerbare-Energien-Kraftwerk (EEKW) – Systemdienstleistungen aus EE
Erneuerbare Energien sind in der Lage, Systemverantwortung zu übernehmen
Öffnung des Regelenergiemarktes z.T. bereits im Gange
Bestehende Hindernisse am Energiemarkt verhindern wichtige Schritte der Energiewende
Flexibilisierung der staatlich induzierten Preisbestandteile erforderlich
Systemdienlicher Einsatz von flexiblen Anlagen (insb. Sektorkopplung) muss angereizt werden
Quelle: ARGE Netz
- Vertraulich - 13Was haben wir erreicht? – Ausgewählte Ergebnisse
Last-Management
Stadtwerke Flensburg Vattenfall Wärme Eisenbahnbauverein ArcelorMittal Trimet
Begegnung von EinsMan Power-to-Heat Karoline Eisspeicher Time Shift am Lastverschiebung bei der
mit Elektroheizern Elektrobogenlichtofen Aluminiumelektrolyse
Quelle: Stadtwerke Flensburg
Quelle: Eisenbahnbauverein Quelle: ArcelorMittal Hamburg Quelle: TRIMET Aluminium SE
GmbH Quelle: HAW Hamburg Harburg e.G. GmbH
• 2 MW • 45 MW • Wärmeversorgung 450 • 20 MW • Dynamisierung der
• Nahwärmenetz • Fernwärmenetz Wohnungen • Anpassung der Aluminiumelektrolyse
• Stromeinsatz 605 MWh Hamburg Schmelzleistung am von 240 MW Elektrolyse
• Einbindung Flexibilitäts- • Erbringung Regelnergie Elektrolichtbogenofen um – 13,2 MW und +
plattform 6,6 MW
UC 2 UC 2 UC 2/4 UC 2/4
UC 2/4
- Vertraulich - 14Demonstratoren von NEW 4.0
Trimet: Power-to-Aluminium, Flexibilisierung einer Aluminium- Schmelzofen-Elektrolyse
Quelle: Trimet Aluminium
- Vertraulich - 15Demonstratoren von NEW 4.0
Stadtwerke Flensburg GmbH: Begegnung von Einspeisemanagement mit Elektroheizern
Frage:
Wie kann bei Einspeisemanagement für Blockheizkraftwerke (BHKW) die Fernwärmeversorgung sicher gestellt werden, ohne
dass ein fossiler Heizölkessel gestartet wird?
Idee:
Installation eines Elektroheizers, der bei Einspeisemanagement die Fernwärmeersatzversorgung übernimmt
Konzept:
Installation des Elektroheizers in unmittelbarer Nähe zum
abgeregelten BHKW
Technisches Prinzip: Durchlauferhitzer mit Widerstandsprinzip
Elektrische/thermische Leistung des Elektroheizers je 800 kW
Wirkungsgrad von ca. 98 %
Quelle: Stadtwerke Flensburg GmbH
- Vertraulich - 16Demonstratoren von NEW 4.0
ArcelorMittal: Lastmanagment Power2Steel – induktive Knüppelvorwärmung
Integration von Power2Steel in bestehendes System möglich
Aktuell keine wirtschaftliche Umsetzung möglich
Verbesserung durch Teilnahme am Regelenergiemarkt u. Fördermittel für Demoanlage
Abbau regulatorischer Hemmnisse erforderlich
Quelle: ArcelorMittal
- Vertraulich - 17Demonstratoren von NEW 4.0
Stadtwerke Norderstedt: Implementierung eines dynamischen Tarifmodells für Haushaltskunden
Thesen/ Ziele:
Ein Tarifmodell, das dynamisch steuerbar ist, kann in Verbindung mit einer einfachen Laststeuerfunktion, Speicherfunktionen
und Verlagerungspotential in Haushalten erschließen.
Das Potential im häuslichen Anwendungsumfeld scheint spezifisch zunächst gering, könnte aber aufgrund der Masse der
Haushalte ein verlässliches und hoch verfügbares Speicherkontingent darstellen.
Letztendlich könnte dieser Ansatz eine weitere Demokratisierung der energiebewussten Gesellschaft bewirken.
Quelle: Stadtwerke Norderstedt
18ENKO optimiert das Netzengpass-/Einspeisemanagement
Vermeidung von Einspeisemanagement/Abregelung durch Integration von Flexibilitäten
Morgen: ENKO schaltet lokale flexible Aggregate auf Last-
Heute: Netzenpässen wird mit Abregelung begegnet und Erzeugungsseite zu, um EinsMan zu vermeiden
DSO
DSO
TSO Other
assets
Source: Schleswig-Holstein Netz AG
Source: Schleswig-Holstein Netz AG
TSO
19Die ENKO-Plattform: „Digitale Plattform für effizienteres
Netzengpassmanagement “
Mit SH Netz und ARGE Netz entwickeln derzeit zwei der Morgen:
wichtigsten Akteure der Energiewende in Schleswig-Holstein ENKO – „Mehr Grünstrom im Netz und weniger CO2“
eine Plattform, welche eine Synchronisation zwischen lokal
erzeugten Erneuerbaren Energien mit den Verbrauchern vor
Ort ermöglicht
Heute: Einspeisemanagement
Quelle: Schleswig-Holstein Netz & ARGE Netz
20Flexibilitätsanbieter bieten ihre Flexibilitätsleistung dem
Netzbetreiber auf der ENKO Plattform an
Flexibilitätsanbieter ENKO Netzbetreiber
Angebot von Flexibilität Koordination von Bedarf und Prognose Einspeisemanagement day
Angebotszeit im day-ahead, Angebot ahead
zukünftig intraday Visualisierung des Transaktions- Auswahl Flexibilität nach Fähigkeit,
Autonome Steuerung der Aggregate Prozesses in gut organisierten Engpässe zu beseitigen (Sensitivität)
Reports Vergütung an Flexibilitätspartner
21NEW 4.0 – Der nächste Schritt: Erprobung der ganzheitlichen
Systemintegration 2019/2020
Netzengpassmanagement,
EnSpireMe Coulomb Markt /Flexibilitätsplattform Aurubis Vattenfall Worlée
48 MW +/- 5 MW 10,0 MW 45 MW 1,5 MW
Erzeugungs-Management
Last-Management
W2G Energy W2G Energy Trimet Vattenfall Sasol
2,4 MW +/- 2,5 MW +13,2/-6,6 MW 1,5 MW 7 MW
Energie des Vattenfall, Stadtwerke HanseWerk
ArcelorMittal
Nordens Nordex, HAW Flensburg Natur
+/- 10 MW
1,3 MW +/- 0,7 MW 0,8 MW 3,0 MW
Stadtwerke Hamburg HanseWerk
ARGE Netz Siemens
Quelle: Schleswig-Holstein Netz Norderstedt Energie Natur
2.000 MW +5,4/- 1,8 MW AG / ARGE Netz GmbH & Co. KG
tbd tbd +/- 1,2 MW
Netzausbau IKT- Struktur
Batteriespeicher Hochbahn, VHH
Power-to-Gas/H2 Potential:
Power-to-Heat ÖPNV in SH
Power-to-x (DSM)
Virtuelle Kraftwerke
Smart Home
Mobilität
Fotos: iStock.com/kldlife, iStock.com/kynny, www.mediaserver.hamburg.de / Andreas Vallbracht, iStock.com/jimiknightley
- Vertraulich - 23Zeitplan Reallabore
Zwischen-
Ergebnisse NEW 4.0 Demonstrationszeiträume Ergebnisse
Regulatorik
NEW 4.0/ Erprobung NEW 4.0
Konzept-
Entwicklung NEW 4.0
Ausschreibung Demozeitraum
Reallabore
Reallabor
Pol. Förder-
Abstimmung bestimmungen
HH/SH/ Wettbewerbs-
NS Verfahren
Strategisches Treffen Reallabore Entscheidung
Entwicklung
Leitbild Konsortium Bewilligung
Skizze
Abstimmung Vorschlag Reallabor, Start
Reallabor
Reallabore Vollantrag Reallabore
Ende NEW 4.0
Aufbau Konsortium
09-10/18 12/18 01/19 06/19 08/19 10/19 01/20 06/20 11/20
- Vertraulich - 24Herausforderung: Marktdesign und regulatorische Bedingungen
Innovationen in Flexibilisierung, Wirkungsvolle Technologien für das
Speicherung, Sektorenkopplung Energiesystem der Zukunft
Bisheriger Rechtsrahmen verhindert Neue markt- und wettbewerbsfähige
den wirtschaftlichen Einsatz (Steuern, regulatorische Bedingungen erforderlich
Abgaben, Umlagen)
Gewinnung zukunftsweisender
NEW 4.0 will Marktmodell und
Erkenntnisse für künftigen Rechtsrahmen,
regulatorische Bedingungen erproben
für Energie- und Klimapolitik
Verordnungsermächtigung als Restriktive Ausgestaltung behindert
Experimentierklausel für Erprobung wirksame Erprobung neuer Technologien
Hemmnisse für Investitionen in Appell an zukünftige Bundesregierung zur
systemdienliche Demonstratoren Verbesserung der Erprobungsbedingungen
Erfolgreiche Umsetzung der Energiewende erfordert neue Marktregeln
Beseitigung von Hemmnissen für die Erprobung zwingend notwendig
- Vertraulich - 25www.new4-0.de
Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!
Herausgeber: Projektbüro NEW 4.0
Konzeption: qub media GmbH
© CC4E der HAW Hamburg, 2018Sie können auch lesen
