Smart Grid / Ausbau der energetischen Infrastruktur in Krefeld - Arbeitsgruppe "Bau, Planung, Stadt-entwicklung, Wohnen, Demographie, Mobilität" ...
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Smart Grid / Ausbau der energetischen Infrastruktur in Krefeld Arbeitsgruppe „Bau, Planung, Stadt- entwicklung, Wohnen, Demographie, Mobilität“ Krefeld, 15.09.2014 Carsten Liedtke Sprecher des Vorstands SWK STADTWERKE KREFELD AG
Smart Grid / Ausbau der energetischen Infrastruktur in Krefeld Agenda 1 Kurzvorstellung des SWK-Konzerns 2 Smart Grid / Smart Metering 3 Ausbau der energetischen Infrastruktur in Krefeld 2
Smart Grid / Ausbau der energetischen Infrastruktur in Krefeld Agenda 1 Kurzvorstellung des SWK-Konzerns 2 Smart Grid / Smart Metering 3 Ausbau der energetischen Infrastruktur in Krefeld 3
Der SWK Konzern ist ein kommunales Unternehmen und in vier wesentlichen Geschäftsfeldern tätig Geschäftsfelder, Gesellschaften und Kennzahlen Anteilseigner: 100% Stadt Krefeld Geschäfts- Energie Wasser Entsorgung Verkehr felder Wesentl. SWK ENERGIE SWK AQUA EGK SWK MOBIL Gesell- schaften SWK NETZE EGN SWK FAHRSERVICE SWK SETEC GSAK lekker Kennzahlen • Umsatz (in Mio. €) 1.153 2013 • Jahresüberschuss (in Mio. €) -131) • Investitionen2) (in Mio. €) 69 • Mitarbeiter (Anzahl zum 31.12.2013) 2.598 1) ohne Drohverlustrückstellungen EGN: 26 Mio. € 4 2) ohne Finanzanlagen
Mit mehr als 87 Mio. € „Citizen Value“ leistet die SWK einen hohen Beitrag für die Stadt Krefeld und ihre Bürger Citizen Value 2013 Aufträge an lokale und Dividende Stadt Krefeld regionale Unternehmen 14,7 Mio. € 30 Mio. € Übernahme von Konzessionsabgabe Verlusten aus ÖPNV 15,8 Mio. € 17,9 Mio. € Sponsoring- und Gewerbesteuer Spendenmaßnahmen 7,3 Mio. € 1,3 Mio. € Engagement für das Gemeinwohl rd. 87,3 Mio. € 5
Smart Grid / Ausbau der energetischen Infrastruktur in Krefeld Agenda 1 Kurzvorstellung des SWK-Konzerns 2 Smart Grid / Smart Metering 3 Ausbau der energetischen Infrastruktur in Krefeld 6
Netzbetreiber sind gefordert, die Netzinfrastruktur auf ein nachhaltiges Energiesystem auszurichten Paradigmenwechsel im Netz: Das neue Zeitalter der Elektrizität 20. Jahrhundert Ende des 21. Jahrhunderts Nicht-nachhaltiges Energiesystem Nachhaltiges Energiesystem ► Erzeugung folgt Last ► Last folgt Erzeugung ► Fossile Energiequellen ► Erneuerbare Energiequellen Quelle: SIEMENS AG 7
Zusätzlich werden die aktuellen Themen der Energie- wirtschaft die Anforderungen an das Netz weiter erhöhen Aktuelle Themen der Energiewirtschaft Erneuerbare Energien Intelligente Netze Smart Home Elektromobilität Smart Metering Energetisches Bauen 8
Durch die Zunahme fluktuierender, erneuerbarer Energie- einspeisung ist ein Lastausgleich im Verteilnetz notwendig Herausforderung: Lastausgleich auch im Verteilnetz Kein weiterer „alte Welt“ Handlungsbedarf Konventionelle Energieerzeugung Kappung von Lastspitzen und Steuerung des Strombedarfs erforderlich Erneuerbare Energieerzeugung 9
Für den Lastausgleich im Verteilnetz bieten sich grundsätzlich zwei Möglichkeiten Handlungsoptionen im Verteilnetz Smart Grid1) Massiver Ausbau bestehender Netze Der Aufbau von intelligenten Netzen („Smart Grids“) ist derzeit die aussichtsreichere Alternative 1) Grafik Quelle: Siemens 10
Neben dem reinen Lastausgleich sind mit dem Aufbau eines Smart Grid eine Vielzahl von Erwartungen verknüpft Ziele eines „Smart Grids“ Sicherstellung der Energieversorgung Bedarfs-Management • Vorbeugung gegen Netzausfälle • Optimierung der Erzeugungskosten • Verteilnetzautomatisierung • Maximale Nutzung CO2-freier Energie • Smart Metering • Optimale Nutzung wertvoller Netz- • Asset-Monitoring komponenten Integration von verteilten, erneuerbaren Energiequellen • Zuverlässigere Prognose und Planung • Die dezentrale Energieerzeugung wird wie ein einzelnes Kraftwerk verwaltet • Optimierung Energiehandel Grafik Quelle: Siemens 11
In Wachtendonk erproben SWK und SIEMENS ein „Smart Grid“ Beispiel: „Smart Grid Wachtendonk“ Dezentrale Ausbau zum „Smart Grid“ Wachtendonk Erzeugung in Wachtendonk • Einspeisesituation (2013): - EEG/KWK-Einspeiser: 380 - Installierte Leistung: 10,4 MW - Eingespeiste Menge: 15,3 GWh • Gezielter Netzausbau für dezentrale Energieerzeuger (! erneuerbare Energien) BHKW • Verknüpfung intelligenter Komponenten wie PV-Anlage Smart Meter, regelbare Transformatoren etc. Länge Stromnetz ca. 210 km • Kommunikation von der Leitwarte bis zum Zähler Energiebezug aus Vorteile vorgelagerten Netz • Effizienzvorteile in der Netzbetriebs- führung • Höhere Versorgungsqualität und Netzstabilität für Kunden Energielieferung in vorgelagertes Netz • Höheres Potenzial für die Anbindung von Stark fluktuierende Netzeinspeisung EEG-Anlagen Häufige Lastflusswechsel Hoher Überwachungsaufwand 12
Zu diesem „Smart Grid“ gehören insb. intelligente Ortsnetzstationen und regelbare Transformatoren Intelligente Ortsnetzstationen Beispiel Intelligente ONS Mess- und Übertragungstechnik Überwachung und Steuerung 13
Hohe Netzqualität und Netzverfügbarkeit in Krefeld und den Konzessionsgebieten (1/2) Stromnetz und dezentrale Einspeiser in Krefeld Gewährleistung der Netzstabilität in Krefeld • Einspeisesituation (2013): - EEG/KWK-Einspeiser: 1.290 - Installierte Leistung: 100,9 MW - Eingespeiste Menge: 346,4 GWh • Netzarchitektur und Anlagen (Trafos) fangen zunehmende Einspeisung von fluktuierender Solar- und Windenergie (noch) auf • Derzeit keine Eingriffe in das Stromnetz erforderlich ! hohe Versorgungssicherheit Länge KR: insgesamt ca. 2.100 km 14
Hohe Netzqualität und Netzverfügbarkeit in Krefeld und den Konzessionsgebieten (2/2) SAIDI1)-Werte im Vergleich (Bsp. Wachtendonk) Energie SAIDI Deutschland Strom SAIDI Krefeld Strom SAIDI Wachtendonk Strom (in Minuten/Jahr) (in Minuten/Jahr) (in Minuten/Jahr) 57,67 15,91 15,56 14,90 15,31 15,29 8,26 7,95 6,32 5,37 3,37 k. A. 2010 2011 2012 20132) 2010 2011 2012 20133) 2010 2011 2012 20133) SWK Netzbetreiber seit 01.07.2010 1) System Average Interruption Duration Index (mittlere Nichtverfügbarkeit in Minuten) 2) SAIDI für 2013 noch nicht veröffentlicht 3) vorläufiger Wert 15
Um künftigen Anforderungen gerecht zu werden investiert SWK in die „Intelligenz des Netzes“ Smart Grid – Elemente in Krefeld Intelligente Orts- Mess- und Übertragungs- Überwachung und Personalqualifizierung netzstationen (ONS) technik Steuerung („gute Durchmischung“) • Intelligente Ortsnetzstationen: nutzen die Echtzeit-Messdaten der Smart Meter aus dem Nieder- spannungsnetz als Stellgröße und passen die Spannungsverhältnisse im Ortsnetz dynamisch an - Krefeld: 809 ONS ! davon 42 intelligent1) Mehrkosten: 4.000 – 5.000 € pro intelligenter ONS - Wachtendonk: 105 ONS ! davon 54 intelligent2) (bei nachträgl. Umrüstung bis zu bis 20.000 € mehr) • „Sensorik im Netz“: Einsatz von > 100 AMIS-Zählern der Fa. SIEMENS in Wachtendonk • Amorphe Transformatoren: geringere Leerlaufverluste Mehrkosten: ca. 8.000 € pro Trafo werden durch und höhe Einsparung von CO2, geringere Betriebskosten überkompensiert • MIDEL-Öl: Einsatz von biologisch abbaubarem Öl in Transformatoren 16 1) in Vorbereitung 2) davon 24 operativ, 30 in Vorbereitung
Mit dem SWK-Smart-Meter-Produkt „eKLASSIK“ können die Kunden ihren Stromverbrauch und ihre Stromkosten steuern SWK eKLASSIK Strom – Haushaltskunden Visualisierung der Verbräuche und zeitvariabler Tarif Zwei Tarife – ein Produkt (Bruttowerte) Grundpreis: 197,72 € pro Jahr1) Einrichtungspreis: 49,95 € einmalig Arbeitspreise Mo bis Fr, 7.00 bis 18.00 Uhr: 26,65 ct/kWh Mo bis Fr, übrigen Zeiten: 22,98 ct/kWh Sa und So, 0.00 bis 24.00 Uhr: 22,98 ct/kWh Smart Meter (digitaler Zähler und SWK-Kunden in Krefeld: 57 (Aug. 2014) Kommunikations- modul) 1) inkl. des Verrechnungspreises für eine Messeinrichtung 17
Weitere Herausforderungen durch neue Gesetzgebung im Zählerwesen und die Marktrolle „Gateway Administration“ Weitreichende Einbauverpflichtung im Kontext des § 21ff. EnWG • Heute in KR: Einbau von EDL21-Zählern1) bei Neubauten/wesentlichen Renovierungen • Künftig: – Verpflichtender Einbau von intelligenten Zählern/Basiszählern bei Turnuswechsel, Neubauten etc. soweit technisch möglich ! langfristig 100% aller Zählpunkte (ab ca. 2015) – Verpflichtender Einbau von intelligenten Messsystemen (intelligenter Zähler + „Gateway“) bei Haushalten mit einem Jahresverbrauch von mehr als 6.000 kWh und bei EEG Anlagen soweit technisch möglich ! rd. 15% aller Zählpunkte (! Zeithorizont offen)2) Aufbau einer neuen Marktkommunikation mit zentraler Administration • Ein neues Kommunikationsdesign führt zu aufwändigen prozessualen Neuerungen und Anpassungen bestehender Prozesse aller Marktrollen. • Verpflichtung der grundzuständigen Messstellen- bzw. Netzbetreiber als Smart Meter Gateway Administrator (SMGA) zu agieren.3) Eine abschließende Klärung der rechtlichen und wirtschaftlichen Rahmenbedingungen (Refinanzierung) steht weiterhin aus. 1) Messeinrichtungen, die dem jeweiligen Anschlussnutzer den tatsächlichen Energieverbrauch und die tatsächliche Nutzungszeit widerspiegeln 2) 5 Verordnungen noch nicht verabschiedet: Anpassung StromNZV, Messsystem-VO, Datenkommunikations-VO, Rollout-VO, Lastmanagement-VO 18 3) gemäß Entwurf MsysV 2013 und der technischen Richtlinie 03109-1 des BSI
Gemeinsam mit Partnern hat SWK den Markt für intelligente Produkte und Dienstleistungen erforscht Projekt „Intellikon“ und „EDeMa“(2009-2012) Wesentliche Erkenntnisse • Feedback-Informationen mittels Smart Meter gefördert durch: werden überwiegend positiv beurteilt (kaum (2008-2011) Datenschutzbedenken) • Nutzung des Internetportals nimmt nach etwa • Ziel: Untersuchung der Auswirkungen, wenn einem Monat drastisch und kontinuierlich ab Kunde Stromverbrauch detailliert und zeitnah • 2/3 der Nutzer sind bereit für das Feedback zu nachvollziehen kann zahlen, allerdings hiervon 75% nicht mehr als 2 € • Partner: pro Monat • Verbrauchseinsparung durch Feedback gesamt: von 3,5% • Kunden ließen sich mithilfe preisdynamischer gefördert durch: Produkte motivieren, ihre Verbräuche in günstigere Tarifzeiten zu verlagern (2009-2012) • Automatisierungstechnik unterstützt energie- • Ziel: Entwicklung einer Technologie, die eine effizientes Verhalten, initiiert es aber nicht Erhöhung der Energieeffizienz ermöglicht und • positive Kundeneinstellung zur Verbrauchs- später zu einem echten Energie-Marktplatz führt verlagerung nicht durch technische Ausstattung, sondern ist Vor-Bedingung • Partner: • Produkte dürfen den Kunden nicht mit technischen Details überfordern ! Vorhaltung umfangreicher Betreuungsleistungen erforderlich 19
Smart Grid / Ausbau der energetischen Infrastruktur in Krefeld Agenda 1 Kurzvorstellung des SWK-Konzerns 2 Smart Grid / Smart Metering 3 Ausbau der energetischen Infrastruktur in Krefeld 20
Contracting 21
Mit unserem Wärmecontracting können Kunden die Wärmeversorgung optimieren und Kosten reduzieren SWK Angebot Wärmecontracting Leistungen der SWK Vorteile für den Kunden • Erstellung von Energiekonzepten Senkung der Versorgungskosten • Finanzierung der Anlage Vermeidung langfristiger Kapitalbindungen für • Lieferung der bereitzustellenden Energie Investitionen zur Energiebereitstellung • Komplettes, auf die Kundenbedürfnisse zugeschnittenes Servicepaket (inklusive Schnelle Umsetzung Wartung und Störungsbeseitigung) • Komplette Abrechnung der gelieferten Hohe Versorgungssicherheit Energie • Preiskalkulation Klare Kostentransparenz SWK bietet ein „Rund-um-sorglos-Paket“ 22
Bei Krefelder Schulen betreibt SWK bereits ein „Full Service“-Wärmecontracting SWK Wärmecontracting Krefelder Schulen 71 Krefelder Schulen Contracting- Vertrag über Leistungsumfang 15 Jahre1) • Full-Service, bestehend aus: - Finanzierung - Instandhaltung (Wartung, Inspektion u. Instandsetzung) Wärmeerzeugungsanlagen (WEA) - Betrieb der Anlagen • 102 Erdgas-Kessel - Unterstützung zuständiger Hausmeister • 35 Fernwärme-Stationen • Ganzjährige Bereitstellung von • 188 Anlagen-Komponenten Wärme und Abrechnung • Leistung: 44 MW (davon 26 MW • Störmanagement 24h / 365 Tage Gas und 18 MW Fernwärme) • Fernüberwachung • Investitionen über 15 Jahre: 6,3 Mio. € 1) Vertragsbeginn 01.04.2003 23
Durch das Wärmecontracting in Krefelder Schulen konnten 15% der Gesamtleistung reduziert werden Vorteile der Stadt durch das Wärmecontracting • Leistungsreduzierung um 7 MW ! 15% der Gesamtleistung • Verbrauchsreduzierung trotz Bedarfsänderung (Ganztagsschule = Erhöhung der Nutzung) • Erneuerung von 109 Kessel und Stationen ! 97,8% der Gesamtleistung der Krefelder Schulen • Umstellung von 8 Erdgas-Kessel auf 6 Fernwärme- Stationen • Erneuerung von 19 Fernwärmestationen ohne Vertragspflicht; vorbeugende Instandhaltung (kostenneutral für Stadt Krefeld; Invest ca. 525 T€) • Wertschöpfung innerhalb Krefelds • Energiemanagement, Temperaturregelung • Ansprechpartner für alle Energiethemen 24
Mit dem Portal „Energie Controlling Online“ können Krefelder Schulen zudem Energieverbräuche und -kosten einsparen Energie-Effizienz-Management Krefelder Schulen • Kostenlose Nutzung des ECO-Portals durch Krefelder Schulen im Rahmen des Vertrags - Aufschaltung von 15 Schulen im ECO- Portal (Stand: August 2014) - Ausbau für weitere städtische Liegenschaften möglich! - Messung aller relevanter Medien (Strom, Gas, Fernwärme- und Wasser) - Einbau neuster Zählertechnik zum Erfassen und Weiterverarbeiten von Verbrauchswerten • Vorteile für die Stadt - Aktuelle Verbräuche auf einem Blick - Detailanalyse einzelner Messpunkte - Vergleich von Liegenschaften - Grundlage für ein Energie-Effizienz- Management sowie zur differenzierten Temperaturregelung • 200 Geschäftskunden setzen das ECO-Portal zur Analyse von 533 Verbrauchsstellen ein1) 1) ca. 95% der Kunden im Krefelder Netzgebiet, darüber Kunden im Netzgebiet der Westnetz, NBB und EWE 25
Quartiersmanagement 26
Die Stadt strebt eine zeitgemäße und hocheffiziente energetische Versorgung der Südweststadt an Energetische Sanierung „Südweststadt“ • Genehmigung Förderantrag „Integriertes Quartierskonzept“ (KfW) erteilt • Energetische Komponenten, u.a.:1) - Flächendeckende energetische Sanierung der Gebäude- substanz - Einbindung von alternativen Energiesystemen zur Wärmebereitstellung - Dezentralisierung der Wärmeversorgung auf der Gebäude- oder Blockebene - Bauliche Nachverdichtung, Entwicklung zu einer geschlossenen kompakten Bebauung Energetische Sanierung „Alte Samtweberei / Lewerenzblock“ und - Ausbau von zentralen Wärmeversorgungssystemen weitere Einzelobjekte in der Nähe zur Steigerung des Anteils der Kraft-Wärme-Kopplung 1) Im Förderantrag durch die Stadt definiert 27
SWK kann und will die Stadt bei der energetischen Sanierung der Südweststadt unterstützen Mögliche Leistungen der SWK Fachliche Unterstützung bei der Erstellung eines Quartierskonzeptes, z.B.: • Beratung und Ansprechpartner für die Bürger (Infoveranstaltungen, Energiestammtisch etc.) • Ermittlung der energetischen Ausgangssituation (Datenaufnahme) • Modellierung eines Wärme-, Kälte- und Strombedarfs • Ausarbeitung und Darstellung konkreter energetischer Sanierungsmaßnahmen • Ermittlung der Kosten für die Sanierungsmaßnahmen sowie Überprüfung der Machbarkeit und Wirtschaft- lichkeit • Umsetzung der Maßnahmen • Erfolgskontrolle SWK benötigt einen klaren Arbeitsauftrag durch die Stadt Krefeld 28
Gas- und Fernwärme- verdichtung 29
Die Fernwärmeerzeugung für Krefeld erfolgt in der Müll- verbrennungsanlage und dem Heizkraftwerk Weeserweg Klimaschutz und Energieversorgung • Herausforderungen: Klimaschutz und bezahlbare Energieversorgung • Lösung in Krefeld: Hocheffiziente Kraft-Wärme-Kopplung in Verbindung mit Fernwärme Müll- und Heizkraftwerk Fernwärme für Klärschlamm- verbrennungsanlage (HKW) Krefeld Weeserweg (MKVA) wirtschaftlich, sicher, energieeffizient, umwelt- und ressourcenschonend • Erhöhung der Attraktivität der Fernwärme in Krefeld durch Nutzung des Abdampfes der MKVA zur Fernwärmeerzeugung 30
Die EGK ist ein Beispiel für eine sinnvolle Verknüpfung der Entsorgung mit der Versorgung EGK: Synergien zwischen Ent- und Versorgung ~ 32 Mio. m3 Rohwasser Wasserableitung 320 GWh Fernwärme, Wärme1) Absoptionskälte 150 GWh Strom Strom1) 7 Mio. m3 Gasaufbereitung, Methangas Stromerzeugung ~ 100.000 t Deponieverfüllung, Reststoffe Metallverwertung 15.000 t 350.000 t 33 Mio. m3 Klär- Hausmüll Abwasser schlamm 1) inkl. Eigenverbrauch 31
Die Fernwärme der SWK ist ein Beispiel für effiziente und umweltschonende Energie aus „heimischer Quelle“ Fernwärmeversorgung durch SWK Fernwärmenetz Krefeld Vorteile • Optimale Nutzung der eingesetzten Energie, durch gemeinsame Erzeugung von Strom und Wärme im HKW • Geringer Schadstoffausstoß bei der Erzeugung • Verminderte CO2- Bilanz, durch geringeren Brennstoffeinsatz • Schonung der Energie- vorräte durch Nutzung von Abwärme • Primärenergiefaktor 0,20 – spart Kosten, • Versorgung von ca. 8.500 Haushalten in Krefeld z.B. bei der Dämmung • Ortsnahe Gewinnung der Fernwärme (MKVA • Günstige Wärme- Krefeld, KWK-Anlagen im HKW „Weeserweg“) versorgung für • Anteil regenerativ erzeugter Wärme: 65,3 % Krefelder Bürger • Anteil von aus KWK erzeugter Wärme: 82,5 % 32
Je umweltschonender die eingesetzte Energieform und ihre Umwandlung, desto niedriger der Primärenergiefaktor Vergleich der Primärenergiefaktoren ausgewählter Energieträger Solarenergie 0,00 • Primärenergiefaktor (fp): Verhältnis von 1) eingesetzter Primärenergie zu abgege- Holzpellets 0,17 bener Endenergie (Einflussfaktoren: Fernwärme Fernwärme SWK2) 0,20 Energieumwandlung und Transport) • Beispiel: Strom mit einem Primärenergie- Holz 0,20 faktor von 2,6 ! für eine genutzte kWh Strom müssen 2,6 kWh an Primärenergie Biodiesel (Raps) 0,36 aufgewendet werden Steinkohle 1,10 • Anwendung: zentrale Rechengröße bei Ermittlung des Energiebedarfs und der Flüssiggas 1,10 darauf basierenden Bescheinigungen Erdgas 1,10 gem. EnEV Heizöl 1,10 Braunkohle 1,20 Strom 2,60 0,00 0,50 1,00 1,50 2,00 2,50 3,00 Quellen: EnEV 2009; BMVBS-Online-Publikation, Nr. 12/2012 1) aus Kurzumtriebsplantagen 2) zertifiziert durch die TU Dresden 33
Im Stadtgebiet können Kunden sowohl Gas- als auch Fernwärme entlang entsprechender Trassen beziehen Vorranggebiete Gas und Fernwärme Vorranggebiete • Vorrang der Versorgung mit Fernwärme bzw. Gas vor anderen Wärmeversorgungsarten • Auswahl der Vorranggebiete erfolgt nach wirtschaftlichen und ökologischen Gesichtspunkten • Prüfung der Wirtschaftlichkeit der Anbindung von kleineren Objekten an das Fernwärmenetz im Einzelfall Gasniederdrucknetz Versorgungsgebiet Gasniederdruck Versorgungsgebiet Fernwärme 34
Bei der Erschließung von Neuprojekten mit Fernwärme benötigt SWK zwingend die Unterstützung der Stadt Versorgung mit Fernwärme • Verankerung eines Anschluss- und • Ökologisch vorteilhafte Möglichkeit, Benutzungszwangs für Neuprojekte in um dicht besiedelte Gebiete mit der städtischen Satzung auf Grundlage Wärme und Warmwasser zu des § 9 GO NRW (bzw. Neuschaffung versorgen einer derartigen Satzung) • Geringere Feinstaubemissionen als oder Pellets • Einführung eines Anschluss- und • Besserer Primärenergiefaktor als Benutzungszwanges für Fernwärme im Erdgas und keine Importabhängigkeit Bebauungsplan gem. § 9 Abs. 1 BauGB • Häufig von Projektentwicklern • Konsensualer Ansatz, durch Ge- favorisierte dezentrale Wärme- spräche und freiwillige Regelungen wie versorgung „zerstört“ Einheitlichkeit eine Festlegung im städtebaulichen und Effizienz des Fernwärmenetzes Vertrag, nicht hinreichend, um und verursacht hohe Kosten (! hohe klimapolitische Ziele zu erreichen Nebenkosten) 35
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