E.ON Hanse Gruppe

WindGas und smarte Netze in Norddeutschland –

Lösungsansätze für die Energiewende

Ein Vortrag für die 9. International Hydrail Conference Neumünster

Jörg Rudat (E.ON Hanse AG)

18. Juni 2014

E.ON Hanse Gruppe

Inhalt

1. Wer sind wir?

2. Hintergrund

3. Smart Grid Pellworm

4. WindGas

5. Wasserstoffeinspeisung

6. Fazit

2

E.ON Hanse Gruppe

1. Wer sind wir? – Die E.ON Hanse Gruppe

3

50.000 km Stromnetz und 27.000 km

Erdgasnetz

Dezentrale KWK-Strom- und Wärmeerzeugung

EEG- und technische Dienstleistungen

Stadtwerke-Beteiligungen

Gesellschafter Aufsichtsrat

E.ON

Beteiligungen GmbH

alle 11 schleswig-

holsteinischen

Kreise

Arbeit-

nehmer

2 Mrd. € Umsatz

1.900 Mitarbeiter

über 200 Auszubildende

170 Mio. € Investitionen p.a.

68,03 %

31,97% 10

5

5

Unsere Netzbetreiber:

Strom und Erdgas in SH Erdgas in HH Erdgas in MVP

E.ON Hanse Gruppe

Strom- und Gasnetze Beteiligungen,

Dienstleistungen,

Wasser

E.ON Hanse AG, Quickborn

> 200 kommunale Mitgesellschafter

25,1% Gesellschafter FHH

WEW

Gasnetz Mecklenburg-Vorpommern

Wärme,

dez. Erzeugung,

EEG-Erzeugung

1. Wer sind wir? – Struktur der E.ON Hanse Gruppe

4

E.ON Hanse Gruppe

Helgoland Netzcenter

Netzservice

Center

Netzleitstellen

Speicher

Zentrale

Ostholstein

Plön

Segeberg

Stormarn

Herzogtum

Lauenburg

Steinburg

Pinneberg

Dithmarschen Rendsburg- Eckernförde

Schleswig- Flensburg

Husum

Schuby

Süderbrarup

Niebüll

Wyk

Fockbek

Rönne

Pönitz Meldorf

Plön

Dägeling

Bad

Segeberg

Kaltenkirchen

Ahrensburg

Tiefstack

Altona

Hittfeld

Quickborn Uetersen

Reitbrook

Nordfriesland

Rendsburg

Gägelow

Wittenburg

Kraak

Bützow

Greifswald

Neumünster

Schwarzenbek

1. Wer sind wir? – Versorgungsgebiet

5

H2 Einspeisung

Klanbüll/ Neukirchen

Smart Region

Pellworm

Power to Gas

Hamburg

Power to Gas

Falkenhagen

Hamburg

E.ON Hanse Gruppe

2. Hintergrund – Energiepolitische Zielvorgaben

Energiekonzept der Bundesregierung auf Basis der EU-Vorgaben

Stromquote aus erneuerbaren Energien

6

Klimaschutz

Wirtschaftlichkeit Versorgungssicherheit

Einfluss-

größen

Neue

Technik

Politik-

rahmen

Markt

EE

Klima

2020 35%

2050 80%

E.ON Hanse Gruppe

2. Hintergrund – Zubau der EE in S-H geht weiter

7

3.800

650

550

700

3.000 8.600

0,000

1,000

2,000

3,000

4,000

5,000

6,000

7,000

8,000

9,000

Ende 2010 2011 2012 2013 2014-2016 Gesamt

Biomasse

PV

Wind

Installierte Leistung

(MW) 9.000

8.000

7.000

6.000

5.000

4.000

3.000

2.000

1.000

Zubau insb. durch

Ausweisung neuer

Windeignungsflächen

Biomasse Photovoltaik Wind

E.ON Hanse Gruppe

2. Hintergrund – Stromnetze im Wandel

8

alte Netzstruktur

zentrale Lieferung

zukünftige Netzstruktur

dezentral / bidirektional

HöS

HS

MS

NS

S

p

e

i

c

h

e

r

Smart

Grids

E.ON Hanse Gruppe

3. Smart Grid Pellworm

9

E.ON Hanse Gruppe

3. Smart Grid Pellworm – Projektziel

10

E.ON Hanse Gruppe

11

400 V-

Ortsnetz

(optional)

SCADA-System

Energie-Management-

System

400 V-Ortsnetz

3. Smart Grid Pellworm – Integration der Speicher

Wer darf welche Daten kennen?

E.ON Hanse Gruppe

3. Smart Grid Pellworm – Hybrides Speichersystem

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W [MWh]

Entladung POut [MW]

Aufladung PIn [MW]

„

„Stunden“-Speicher

„Stunden“-Speicher

„Minuten bis

Stunden“-

Speicher

„Minuten bis

Stunden“-

Speicher

„Stunden bis Tag“-Speicher

Verschiedene Speicher für unterschiedliche Anwendungen

E.ON Hanse Gruppe

3. Smart Grid Pellworm

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Pellworm Lithiumspeicher 1,0 MW mit 0,5 MWh Containerschiff 15.000TEU 15,0 GW mit 7,5 GWH

35 deutsche Pumpspeicher 7,0 GW mit 40,0 GWh

Wir benötigen Langzeitspeicher

E.ON Hanse Gruppe

3. Smart Grid Pellworm – Zusammenfassung

Vernetzung der Marktteilnehmer Erzeugung, Transport und Kunde

Prüfung der Alltagstauglichkeit von Speichersystemen wie Redox

Flow und Lithium Batterien sowie Windstromspeicherheizungen

Smarte Netztechniken wie regelbare Ortsnetztrafos

Middleware verbindet und regelt die unterschiedlichen

Prozessebenen

14

Ziel:

eine stabile und kostenoptimierte

Energieversorgung aus erneuerbaren Energien

E.ON Hanse Gruppe

15

E.ON Hanse Gruppe

4. WindGas – Umsetzung der Energiewende

16

Erdgasveredelung durch Wasserstoff aus erneuerbaren Energien

Senkung der Importabhängig-keit von fossilen Energien

E.ON Hanse Gruppe

4. WindGas - volatile Verfügbarkeit von Wind & PV

erfordern die Lösung des Speicherproblems für Strom

8760 Verfügbarkeit in Stunden pro Jahr

Verteilungsfunktion der

Erzeugungsleistung

Load- management

Netzausbau

Absatzkurve

Netzkapazität

Rechteck =

Jahresarbeit

Installierte ( )

und verfügbare

Leistung der

Erneuerbaren

(Wind & PV)

Die Übertragungskapazität reicht

nicht mehr, kann aber auch nicht

schnell genug ausgebaut werden.

Möglichkeiten des Loadmanagement

sind ausgeschöpft.

Konventionelle Erzeugung wird

immer unwirtschaftlicher, ist aber

nicht verzichtbar.

Überproduktion: EE-Anlagen müssen

abgeschaltet und die nicht genutzte

Leistung muss entschädigt werden.

1

2

4

1

2

3

4

Problem-/Lösungsbeschreibung

Energiespeicherung:

Die „schiefe“ Verteilungsfunktion der

Verfügbarkeit von Wind & PV wird

„geglättet“. Es erfolgt eine zeitliche

Verschiebung in Schwachlastphasen.

5 3

5

17

E.ON Hanse Gruppe

Elektrolysen Messtechnik

Pipeline-

anbindung

Stromübergabe

Elektrische Leistung: 2 MWel

Wasserstofferzeugung: 360 m³/h

Einspeisung in das Erdgasnetz der

ONTRAS

Inbetriebnahme voraussichtlich Q3/2013

Projekt der E.ON Gas Storage

Eckdaten

Automation

Ziele

Demonstration der Prozesskette

Optimierung des Betriebskonzepts

(variierende Windenergie und Einspeisung)

Nutzung von Windstrom zur Erzeugung

Erfahrungsgewinn bei:

Technik, Kosten, Genehmigung

Niederspannungs-

versorgung

4. WindGas – Pilotanlage in Falkenhagen

18

E.ON Hanse Gruppe

Förderprojekt des BMVBS

Partner aus Wissenschaft / Industrie

Elektrische Leistung: 1 MWel (Stack)

Wasserstofferzeugung: 265 m³/h

Einspeisung in das lokale Erdgasnetz

Inbetriebnahme voraussichtlich 2014

Entwicklung der hoch effizienten

"Proton exchange membrane"

Electrolyse (PEM)

Feldtest und Erprobung in der E.ON

Energieinfrastruktur

Geschäftsmodellentwicklung

PEM-Elektrolyse

Stromversorgung

Besucherzentrum

M&R

EMSR

Fördermittelgeber & Partner

Ziele

Eckdaten

4. WindGas – Anlage Hamburg Reitbrook

19

E.ON Hanse Gruppe

4. WindGas – Baustelle in Reitbrook

20

E.ON Hanse Gruppe

4. WindGas – Fazit

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Verwertung von Überschussstrom und Umwandlung in regeneratives Gas

Das erneuerbare Gas kann verschiedenen Märkten zugeführt werden

Rückverstromung, Wärmemärkte, Industrie, Mobilität

Erfüllung von Netzdienstleistungen als steuerbarer Verbraucher

Einbindung in Smart Grids Konvergenz von Strom- und Erdgasnetz

Verbesserung der Ökobilanz von Erdgas, da CO2-freier Energieträger

volkswirtschaftlich empfehlenswert!! - Erdgas-Infrastruktur vorhanden - bestmögliche Nutzung des EE-Stroms

aber: ersetzt nicht den Stromnetzausbau

E.ON Hanse Gruppe

5. Wasserstoffeinspeisung – Klanxbüll / Neukirchen

22

Wasserstoffgewinnung Wasserstoffverteilung

E.ON Hanse Gruppe

5. Wasserstoffeinspeisung – Test

23

Ihr

Installateur

E.ON Hanse Gruppe

5. Wasserstoffeinspeisung – Projektschritte

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1 • Aufbau der Wasserstoff-Erdgas-

Mischanlage

2 • Jeder Gaskunde wird besucht, die Gasgeräte

werden vor Ort erfasst und vermessen

3 • Schrittweise wird die Einspeisung von

Wasserstoff erhöht: 2%; 4%, 6% … 10%

4 • Messung repräsentativer Heizanlagen und

Abschlussbesuch

5 • Zusammenfassung der Ergebnisse

in einem öffentlichen Bericht

6 • Projektlaufzeit: 2 Jahre

E.ON Hanse Gruppe

5. Wasserstoffeinspeisung - Klanxbüll/Neukirchen

160 Gaskunden

Pendelgaszone

Inselnetz mit einem Einspeisepunkt

Netzhydraulik

Betrieb der Gasgeräte

Abrechenbarkeit

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Power to Gas wird heute erforscht und getestet

wie wird aber der Wasserstoff vermarktet

E.ON Hanse Gruppe

5. Wasserstoffeinspeisung – Einspeisung in Toleranzen

26

Schrittweiser Anstieg des

Wasserstoffanteils auf bis ca. 10%

Technischen Normen für:

- Gasqualität

- Gasgeräte

- Gasabrechnung

- Gas-Installation

(DVGW G 260/ G 262 DIN EN 437 /

SRG-Methode etc.) 7

8

9

10

11

12

13

14

10 11 12 13 14 15 16

Wobbeindex Ws [kWh/m³]

Bre

nn

we

rt H

s [

kW

h/m

³]

Erdgas Holland-L

Erdgas Holland-L + H2

Erdgas Nordsee-H

Erdgas Nordsee-H + H2

Erdgas Russl.-H

Erdgas Russl.-H + H2d = 0,5

d = 0,75

L-Gas

H-Gas

15% H2

40% H2

15% H2

5% H2

5% H2

10% H2

10% H2

10% H215% H2

50% H2

5% H2

d = 0,55

20% H2

40% H2

50% H2

30% H2

20% H2

30% H2

20% H2

40% H2

30% H2

Grenzbedingungen nach DVGW G 260, H-Gas / Wasserstoff

Erfolgreiche Tests in NL mit 30 %

E.ON Hanse Gruppe

5. Wasserstoffeinspeisung – Zusammenfassung

Praxistest für die gesamte deutsche Gaswirtschaft:

Akzeptanz in der Bevölkerung

Beimischung von Wasserstoff bis zu 9,9 %

Verteilung im Erdgasnetz

Funktion von Gasgeräten

Messung und Abrechnung

Laboruntersuchungen belegen:

Hohe Betriebssicherheit für verschiedene Brennwertgeräte und

atmosphärische Gasgeräte sogar für Zumischraten von 30%

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Unser Ziel in 10 Jahren: 30 % H2 erreichbar??

E.ON Hanse Gruppe

6. Fazit – regionale Stellhebel

WENIGER Energie benötigen

MEHR aus Energie herausholen!

MEHR aus „heimischem Strom“

machen!

MEHR Kapazität in vorhandenen

Netzen nutzen!

MEHR erzeugten Strom vor Ort

nutzen und zum benötigten

Zeitpunkt bereit stellen!

Effizienz

Kraft-Wärme-Kopplung

Strom-Gas-Wärme- Integration

Netzinnovationen

Energiespeicher

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Es gibt viele Handlungsmöglichkeiten vor Ort

E.ON Hanse Gruppe

Stellhebel für die Energiewende Vielen Dank!

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