12.06.2013 1

Dezentrale Kraftwärmekopplung als Baustein der städtischen

Energieversorgung

Ein Vortrag von Dr. Jakob Sierig, Geothermiekontor GmbH

12.06.2013 2

Die Zukunft der Energie ist dezentral

• Vergangenheit:

400-500 Großkraftwerke versorgen Deutschland mit Strom

• Zukunft:

Millionen dezentraler und fluktuierender Erzeuger und Speicher

(schon heute 1,3 Millionen Klein-Kraftwerke)

Stromerzeugung mit Wärmespeicher

Wärme für das Haus wird gespeichert

Strom für alle produziert

Intelligente Steuerung

� Schwarmstrom kann nur erzeugt werden, wenn im Haus Wärme benötigt wird oder in den Speichern aufgenommen werden kann

� Wärmebedarf des Kunde hat Vorrang und ist zu jederzeit gedeckt

Konzeptbeschreibung „ZuhauseKraftwerk“

Seite 3

4

Das BHKW spart Energie

4

Quelle: www.asue.de

12.06.2013 5

Vermeidung von CO 2 durch BHKW

• 100 MWh Strom durch Kohle:

Ca. 100 Tonnen CO2

• 156 MWh Wärme mit Erdöl:

Ca. 50 Tonnen CO2

• 100 MWh Strom mit BHKW:

Ca. 20 Tonnen CO2

• 156 MWh Abwärme mit BHKW:

Ca. 30 Tonnen CO2

• ca. 150 Tonnen CO 2 • ca. 50 Tonnen CO 2

Umstieg von Kohlestrom und Erdöl zu dezentralen Gas-BHKW reduziert

CO2 - Emissionen um 2 Drittel!

Merit-Order-Effekt zur Zeit größtes Problem

6

Mechanismus der Leipziger Strombörse lässt „billige “und„träge“ Kraftwerke am längstem im Netz. Die „teuren“ regelbaren Kraftwerke werden zuerst ab geschaltet

Que

lle: W

ikip

edia

12.06.2013 7

Schwarmstrom

Viele kleine zentral gesteuerte BHKWersetzen wenige Großkaftwerke

12.06.2013

SchwarmStrom ist flexibel

Seite 8

Regelfähigkeit „SchwarmStrom“ aus virtuellem Kraftwer ksverbund

Netz & Erzeugung gestern

• Überwiegend zentrale Kraftwerke

• Wenige nicht steuerbare Erzeuger (Erneuerbare)

• Bedarf und Erzeugung stimmten überein

Zeit

elek

tr. L

eist

ung

Bedarf = Erzeugung

12.06.2013 9

• Trotz hoher, nicht beeinflussbarer Erzeugung (Wind, PV) kann der Bedarf durch viele dezentrale, steuerbare Kapazitäten (Erzeuger, Speicher) gedeckt werden

• Energie wird da erzeugt, wo sie benötigt wird, so dass die Netze entlastet werden

Netz & Erzeugung morgen

Zeit

elek

tr. L

eist

ung

Bedarf

Erzeugungnicht steuerbar

+

--

+

--

gesteuerte Einspeisung

Speicherung, gesteuerte Lasten

12.06.2013 10

Die neue Energiewelt

Erneuerbare Energien

Grundlast

Zeit (h)

Leis

tung

(M

W)

Grundlast

Erneuerbare Energien

Elektrizitätsnachfrage im Netz

Grundlast

12.06.2013 11

Von zentral zu dezentral:

� Altes System: 500 Großkraftwerke versorgen Deutschland mit Strom

� Neues, dezentrales System:Millionen dezentraler und fluktuierender Erzeuger (Photovoltaik, Wind) und Speicher – schon heute 1,5 Mio. dezentrale Klein-Kraftwerke!

• Hohe Preise nur noch erzielbar, wenn Wind nicht weht; Sonne nicht scheint.

• Kurzfristige Märkte (Spot-, Intraday- und Regelenergie) werden wichtiger. Hierfür sind flexible, schnell steuerbare Kraftwerke erforderlich.

• Sichere Versorgung und Netzstabilität

Zeit (h)

Leis

tung

(M

W)

Elektrizitätsnachfrage im Netz

Erneuerbare Energien

Grundlast

Grundlast-Kraftwerke (Atom, Kohle) sind nicht flexibel genug, um die fluktuierenden erneuerbaren Energien zu ergänzen

Konzept des SchwarmStroms .

Vernetzung dezentraler Einheiten zum Ausgleich von Angebot und Nachfrage.

Die LichtBlick-Lösung: SchwarmStrom

SchwarmStrom• Leistet eine bedarfsgerechte Steuerung

dezentraler Erzeuger, Speicher und Verbraucher

• Ergänzt schwankende Stromeinspeisung aus erneuerbaren Energien

• Sichert Versorgung und Netzstabilität• Optimiert wirtschaftliche Erlöse

Kapazitätsmanagement im Schwarm:• Steuerung und Vernetzung durch

Energiehandel von LichtBlick• Optimierung z.B. nach Strompreis,

Regelenergieanfrage oder lokalem Netzbedarfe (Smart Grid)

12.06.2013 13

SchwarmStrom aus ZuhauseKraftwerken

ZuhauseKraftwerk

� Erstes SchwarmStrom-Projekt ist das ZuhauseKraftwerk

� Ziel: 100.000 dezentrale ZuhauseKraftwerkemit einer Gesamtleistung von 2.000 Megawatt

� Gelungener Markteinstieg: 1000 ZuhauseKraftwerke in den Markt gebracht, 750 bereits installiert und in Betrieb genommen

Markt

� Vielzahl sanierungsbedürftiger Heizungsanlagen in Deutschland

� Beispielsweise: Mehrfamilienhäuser, kleine Gewerbetriebe, öffentliche Gebäude, Schulen, Kitas, kleine Hotels, Sanatorien, Pflegeheime und Kirchen

� Ab 70.000 kWh Wärmeverbrauch pro Jahr

14

12.06.2013 15

- Stuttgart hat sehr viele mittelgroße Gebäude mit alter Ölheizung o. ä.

- Das Gasnetz von Stuttgart ist sehr gut ausgebaut

Stuttgarts Infrastruktur ist ideal für ein Schwarmstromkonzept

- Das Fernwärmenetz ist nur rudimentär vorhandenund nicht einfach zu erweitern

Stuttgart ist ideal für SchwarmStrom

Der SchwarmDirigent.

Das Betriebssystem für die Energiewende.

Das Betriebssystem der Energiewende

Der LichtBlick SchwarmDirigent

� ... vernetzt dezentrale Erzeuger, Speicher, Lasten und Netze mit dem Energiehandel und der technischen Betriebsführung

� … optimiert die Wirtschaftlichkeit aller Systeme

� … profitiert vom Energie- und IT-Know-HowLichtBlicks (Handel, Massendatenver-arbeitung, Entwicklung integrierter Systeme)

� … ist bei LichtBlick bereits vollständig in die IT-Landschaft (CRM, Abrechnung, Netz) integriert

17

18

Funktionalitäten des SchwarmDirigenten

Technische Betriebsführung, Verwaltung� Verwalten von Kunden, Anlagen

� Monitoring der ZuhauseKraftwerke („SchwarmStrom-Ready“)

� Fernwirkung auf die Anlagen

Steuerung� Ansteuerung der Anlagen durch Import von Betriebsplänen

Optimierung� Optimierung der Anlagen nach innovativen und wirtschaftlichen Verfahren

Vermarktung� Vermarktung des erzeugten Stroms

Pooling� Zusammenfassung und Optimierung von verschiedenen Anlagen

Schnittstellen� Integration von Fremd-Systemen/Prozessen

Weitere Leistungen� Abrechnung, Wechselprozesse, Marktkommunikation

Struktur des SchwarmDirigenten

Anl

agen

verw

altu

ng

Mes

sdat

enve

rwal

tung

Mod

ul R

egel

ener

gie

Mod

ul S

mar

t Grid

Mod

ul S

potm

arkt

Mod

ul E

lekt

rom

obili

tät

Anlagen-Kommunikation

Allgemeine Optimierung

Ger

äteh

isto

rie

War

tung

/ E

ntst

örun

g

…

EinspeisungFüllwerte WärmespeicherZustandsdatenAlarme

LadestromFüllstand AkkuZustandsdatenAlarme

ErzeugungAbschaltungZustandsdatenAlarme

NetzbetreiberNetzbetreiber

ZuhauseKraftwerkZuhauseKraftwerkLadestation

E-MobilLadestation

E-MobilRegenerative

AnlagenRegenerative

Anlagen

StrombörseStrombörse

WetterdatenWetterdaten

Energiehandels-systemeEnergiehandels-systeme

CRM / BillingCRM / Billing

Warenwirtschaft / Service-SystemeWarenwirtschaft / Service-Systeme

Netznutzung /Versorgerwechsel

Netznutzung /Versorgerwechsel

EDMEnergiedatenmanagementEDMEnergiedatenmanagement

+

--

Mod

ul In

trad

ay

19

Technische Betriebsführung

20

� Monitoring des gesamten SchwarmStrom-Kraftwerks auf einen Blick…

� Monitoring von beliebig aggregierbarenAnlagen (Baureihen, Netzgebiete, Regelzonen) bis zum Einzelgebäude…

� …und den einzelnen ZuhauseKraftwerkeninnerhalb der Gebäude…

� …und einzelnen Sensoren innerhalb der ZuhauseKraftwerke

Umfassende Monitoring-Möglichkeiten des LichtBlick SchwarmDirgienten

Optimierung des ZuhauseKraftwerks

� Tägliche Berechnung einer Strompreis-prognose für die nächsten 72 Stunden

� Tägliche Berechnung von Wärmelast-prognosen für jeden ZuhauseKraftwerk-Standort (Kunde) auf Basis von aktuellen Witterungs- und Verbrauchsdaten

� Berechnung einer preisoptimierten Fahrweise der ZuhauseKraftwerke: Betrieb des ZuhauseKraftwerks möglichst nur zu den teuersten Stunden des Tages (bei gleichzeitiger Sicherstellung der Wärmeversorgung)

� Übersendung der Betriebspläne an alle ZuhauseKraftwerke

� Vermarktung der am Folgetag erwarteten Stromeinspeisung der ZuhauseKraftwerke am Spotmarkt

schwarz: Strompreisprognosegelb: Speicherfüllstandrot: Ist-Wärmeverbrauchgrün: Wärme- und Stromerzeugung

21

Erfolgsfaktoren BHKW Markt.

BHKW im Wandel der Märkte

Vermarktung von BHKW -Strom in der „alten“ Welt

• Klassischer BHKW-Einsatz: Wärmegeführt; Koppelprodukt Strom zur Eigennutzung, Überschussmenge wird eingespeist – Zusatzvergütung gemäß KWKG

• Vorteil heute: Stromnutzung „gegen vermiedenen Bezug“ ist attraktiv(steigenden Endkunden-Strompreis und Befreiung von Netzentgelten, Konzessions- und EEG-Abgabe, Steuer etc.)

• Risiken: Sinkende Erlöse aus dem KWKG-Regime durch fallende Großhandelspreis

Zunehmender Ausbau der Erneuerbaren gefährdet Privilegien der Eigenstromnutzung (siehe aktueller Altmeier-Vorstoß).

���� Klassische BHKW-Geschäftsmodelle sind durch Markten twicklungen und Änderung des Regulierungsrahmens gefährdet

23

Vermarktung von BHKW -Strom in der „neuen“ Welt

• Intelligenter BHKW-Einsatz: Optimierung der Einsatzweise unter Berücksichtigung aller Erlöspotenziale (Eigenstromnutzung und Vermarktung) und Regulierungsregime (KWKG/EEG)

• Vorteile: Höhere Erlöse durch Teilnahme am Spot- und Intradaymarkt und zeitliche Verlagerung der Stromerzeugung in „teuer Stunden“

Nutzung Erlös-Potentiale im Regelenergiemarkt.

EEG-Verstromung durch den Einsatz von Biogas,

• Voraussetzung: Flexibilisierung der Stromerzeugung durch größere Wärmespeicher und Anbindung des BHKW an ein Einsatzoptimierungs-Tool

� Integration der BHKW in die Energiewirtschaft ist d er Schlüssel zum Erfolg!

24

12.06.2013 25

BHKW: Einsatzfelder und Optimierung

Erlöse

Eigenstromanteil 0% 100%50%

KWKGKWKG

EEG

SchwarmStrom-Optimierung

� Ein Konzept mit Schwarmstromkraftwerken kann indiv iduell auf Einsatzfelder und Marktsituationen angepasst we rden.

Erlöse abhängig von Privilegierung

der Eigenstromnutzung

26

Ein ZuhauseKraftwerk, das es in sich hat

26

Das ZuhauseKraftwerk

• Einziges industriell in Serie produzierte BHKW (VW Werk Salzgitter), Kosten und Qualitätsvorteil

• hocheffiziente Technologie von Volkswagen

• preiswertestes Blockheizkraftwerk seiner Leistungsklasse (36kWth / 20kWel)

• kostengünstige Wärmeversorgung

• Primärenergiefaktor ab 0,459

• alle ZuhauseKraftwerke werden „SchwarmStrom-Ready“ ausgeliefert

• CO2-Ersparnis von 60 bis 100 Prozent

12.06.201327

Ein ZuhauseKraftwerk, das es in sich hat

12.06.2013 28

Vielen Dank für

Ihre Aufmerksamkeit

Dr. Jakob Sierig, Geothermiekontor GmbH

Paul-Dietz-Str. 272072 Tübingen

Tel.: 07071/942850Web.: www.geothermiekontor.de