Energiewende 4.0 - Elektrisch, digital, smart im Unternehmen

Veranstaltung energiekonsens „Regenerative Stromerzeugung und Energiespeichersysteme für Unternehmen“

Bremen, 29.05.2018

Astrid Braun und Johannes Fischer, swb Erzeugung

Inhalt

• Energiewelt 4.0: Versorgungskonzepte und -strategien

• Konkrete Projektbeispiele

• Wärmespeicher

• Hybridregelkraftwerk

Energiewende 4.0 – energiekonsens unternehmen:bildung29.05.2018Folie 2

Energiewende 4.0 – die Herausforderungen

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Flexibilitäten & Sektorkopplung Dezentrale Versorgung

Netzausbau Verteilnetze Digitalisierung

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Flexibilität und Sektorkopplung

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Flexibilität = ist die Fähigkeit einer Anlage, ihre Stromerzeugung bzw. ihren Stromverbrauch zur Stabilisierung der Energieversorgung (mit erneuerbare Energien) anzupassen

= lässt sich durch zwei Technologieformen erreichen:1. Stromspeicherung (Batteriespeicher, P2G2P)2. Veränderung Stromerzeugung/-verbrauch (P2G, P2H,

P2Mobility)

Sektorkopplung= meint die stärkere Verzahnung und gemeinsame Optimierung verschiedener Sektoren der Energie (Strom, Wärme, Gas) und des Verkehrs (E-mobility, LNG/ LGB und Wasserstoff)

= zählt zu den Flexibilitätsoptionen

Beispiele für Sektorkopplung in Bremen:

Verkehr:• div. Projekte LNG/ LBG; E-Mobilität

Klimaschonende Wärmeversorgung : • KWK mit Wärmespeicher und HyRec

Flexibilitätsoptionen lassen sich viel- und mehrfach anwenden

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Derzeit (noch) geringe Marktanreize Führt zu Erlös-optimierung durch sogenannten Multi-Use-Geschäfts-modelle

Markt entwickelt sich noch

Ab etwa 2020 Zunahme der Extrempreise (Häufigkeit und Höhe)

Führt zu ggf. neuen Optionen für energieintensive Betriebe (z.B. Regelenergie-vermarktung, Netzspitzenmgt.)

Dezentralisierung und Akteursvielfalt

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500 Kraftwerke

1,6 Millionen PV Anlagen

Mit virtuellen Kraftwerken werden die zunehmende Kleinteiligkeit und Flexibilitäten gemanaged

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Aggregation dezentral verteilterKleinstanlagen

Bündelung zu handel-baren Strom-Produkten

Einsatz von IT und Kommunikationstechnikzur (echtzeitbasierten) Steuerung von Anlagen

u.a. automatisierter Abruf von Flexibilitäten

Virtuelles Kraftwerk

Starke Zunahme der Vernetzung, ioT, Blockchain

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• mehr als eine Milliarde Internet-nutzer ab 2021

• M2M-Kommunikation im Jahr 2021: 27 Milliarden Geräte

• 50% der Verbindungen läuft über IoT abläuft; entsprechend 5% des globalen IP-Verkehrs

• Das vernetzte Auto wächst mit 29 Prozent der jährlichen Verbindungen.

Quelle: Cisco

Verteilnetzebene: zukünftig stärkere regionale Unterschiede?

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Situation und Handlungsbedarfe im Verteilnetz sind sehr unterschiedlich

Neben Anbietern mit skalierbaren und hoch automatisierten Leistungen werden sich regionale „Nischenprodukte“ und Kundenmodelle bzw. regionale Vermarktungsplatt-formen entwickeln.

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Quelle: Agora Smart Market Design

Konkrete Projektbeispiele am Standort Hastedt:

� Wärmespeicher

� Hybridregelkraftwerk

Fernwärmespeicher KW Hastedt

Motivation:• Gasverdrängung Winter: Vermiedener Erdgaseinsatz bei zeitlich befristeter

Überschreitung der maximalen Wärmelast von Block 15 • Elektrische Lastverschiebung durch Entkopplung Wärmeerzeugung von

Stromproduktion • Zusatzbetrachtung: Nutzen als Netzschutz bei Ausfall von Block 15

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Projekt Wärmespeicher- Ecktermine

Ecktermine:• AR-Beschluss: Dezember 2015• Losweise Vergabe: Behälter, Rohrleitungen, Bautechnik, E-/Leittechnik• Baubeginn: Oktober 2016• Beginn Probebetrieb: Dezember 2017• Projektbudget: ca. 4,3 Mio. €

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Projekt Wärmespeicher- Auslegungsdaten

Auslegungsdaten:

• Ausführung: Zwei baustellengefertigte Druckspeicher mit den Abmessungen (Dxh): 12 x 18m

• Speichervolumen/ -kapazität: 3.320 m³ /ca. 280 MWh

• Auslegungsdruck: 8 barü (UK Behälter)• Auslegungstemperatur: -10 bis 144 °C• Ein-/Ausspeicherleistung: 35 MW (normal),

70 MW (Schnellentladung bei Blockausfall)• Betriebsdruck: 4 barü (Einbindung als

hydraulische Weiche)• Behälterbauer: Fa. Gronemeyer&Banck• Dimensionierung Vor-/Rücklaufleitungen:

DN500/DN400

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Funktionsweise Druckspeicher mit Einbindung als Hydraulische Weiche

Erzeugung Bedarf

Ausdehnungsbehälter

Wärmespeicher

2 x 1.650 m³

Delta

ca. 200m³

Block 15

Netze

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Erlöspotentiale Strommarkt

• Je nach Wärmebezug im Netz sind bei Ein-/Ausspeicherung von 35 MWth in den/aus dem Wärmespeicher ca. 7-12 MWel elektrische Leistung verschiebbar

• Aufgrund der Einbindung des Wärmespeichers als hydraulische Weiche sind Lastgradienten von ca. 3 ΔMWel/min erreichbar� System Block 15/Wärmespeicher ist sekundärregelfähig

• Aufgrund des Einsatzes als Grundlastblock ist insbesondere positive SRL fast durchgehend verfügbar

• Geplanter Beginn Präqualifikation: Herbst 2018

35 MWth

8 MWel

12 MWel

35 MWth

Lastgang mit und ohne Speicher

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Hybridregelkraftwerk Bremen (HyRek)

• Kombination aus Batteriespeicher und Elektrokessel zur Bereitstellung von Primärregelenergie

• Auslegung: 15 MW elektr./therm. Leistung;14 MWh Batteriekapazität• Aufbau: 3 HyRek-Module à 5 MW

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Prinzip Hybridregelkraftwerk Hastedt

Frequenzverlauf Netz und Energieumsätze Batterie und P2H

Simulations- Kennlinien im PCS7

Projekt Hybridregelkraftwerk (HyRek) - Prinzipbild für je 3x5 MWel

LiO-Batterien mit Wechselrichter, Trafo und 3x 5MWth Elektrokessel

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Elektrokessel Widerstanderwärmung

Projekt Hybridregelkraftwerk (HyRek) - Aufstellungplanung

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