Energiewende im Griff - PiVOpiv-o.de/wordpress/wp-content/uploads/3.1-Rindt-egrid... · 2015. 12....

egrid – eine Dienstleistung des Allgäuer Überlandwerk

Bernhard Rindt

Energiewende im Griff

„Erfahrungen aus Forschungsprojekten verändern die Verteilnetze“

November 2015


Bernhard Rindt

1. Ausgangssituation und Motivation

2. Unser Weg zum Smart Grid

3. egrid - Intelligenter Netzausbau - Eine Dienstleistung des Allgäuer Überlandwerks

4. Diskussion

Smarte Verteilnetze sind nachhaltig

2


Bernhard Rindt

Kleine Zeitreise ins Jahr 1998

„Within 10 years we will haveInternet in each pocket“

Yorma Ollila CEO Nokia


Bernhard Rindt

Smarte Verteilnetzelemente sind im Allgäu schon Realität


1.600 km2 Fläche210.000 Einwohner7.600 PV Anlagen


Bernhard Rindt

• der Zubau Erneuerbarer Energien kontinuierlich fortgesetzt wird

Warum denken wir heute über Smarte Verteilnetze nach…

6

Das Fraunhofer ISE hat abgeschätzt, ab wann die Energiewende sich amortisiert hat.Quelle: Fraunhofer ISE Dezember 2014


Bernhard Rindt

-60

-50

-40

-30

-20

-10

0

10

Rück

spei

sele

istun

g [M

W]

2009: 1 Ereignis 2010: 3 Ereignisse 2011: 21 Ereignisse 2012: 53 Ereignisse2013: 34 Ereignisse

Stand: Oktober 2014Quelle: AllgäuNetz GmbH

Anzahl und Leistungsverlauf der Rückspeise-Ereignisse ins europäische Verteilnetz


9

2014: 48 Ereignisse

max -72 MW; 17.08.14


Bernhard Rindt

• der Zubau Erneuerbarer Energien kontinuierlich fortgesetzt wird

• über 90% der Erneuerbaren Energien ins Stromverteilnetz einspeisen

• der klassische Netzausbau in Mittelspannung und Niederspannung bis 2030 über 16 Milliarden kostet


Verteilnetz Ausbaukosten bis 2030 nach SpannungsebenenQuelle: DENA Verteilnetzstudie 2012

Netzausbaubedarf in StromkreiskilometernQuelle: DENA Verteilnetzstudie 2012

10

..es geht auch mit 40 % weniger Kosten


Bernhard Rindt

• … der dezentrale Zubau Erneuerbarer Energien kontinuierlich fortgesetzt wird

• … über 90% der Erneuerbaren Energien ins Stromverteilnetz einspeisen

• … der klassische Netzausbau in Mittelspannung und Niederspannung bis 2030 über 16 Milliarden kosten würde

• … bisher wenig Messerfahrung über Spannungsbandverletzungen und Betriebsmittelüberlastungen in den Niederspannungszweigen vorhanden sind


Brand in einem KompaktstationQuelle: Osnabrücker Zeitung, 25.11.2013

Spannungsbandverletzung in der NiederspannungsübertragungQuelle: Georg Kerber - TU München

11


Bernhard Rindt




• … bisher weinig Messerfahrung über Spannungsbandverletzungen und Betriebsmittelüberlastungen in den Niederspannungszweigen vorhanden sind

• … neue Technologie wie E-mobilität und Speicher erst dadurch sinnvoll eingesetzt werden können


Elektroautos erobern das AllgäuQuelle: Allgäuer Überlandwerk

Batteriespeicher WildpoldsriedQuelle: Allgäuer Überlandwerk

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Bernhard Rindt




• … bisher weinig Messerfahrung über Spannungsbandverletzungen und Betriebsmittelüberlastungen in den Niederspannungszweigen vorhanden sind

• … neue Technologie wie E-mobilität und Speicher erst dadurch sinnvoll eingesetzt werden können

• … sie die Basis zur Entwicklung neuer Marktmodelle sind


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Bernhard Rindt



3. egrid - Intelligenter Netzausbau - Eine Dienstleistung des Allgäuer Überlandwerks

4. Diskussion

Smarte Verteilnetze sind Nachhaltig

15


Bernhard Rindt

Innovations-Projekte im Allgäu

16

Erarbeitung eines

kunden- optimierten

Angebotsvon var.

Stromtarifenfür e-Autos.

------- Umsetzung

eines Technologie

Demon-strators

Integration RegenerativerENergien und

Elektro-mobilität.

------- Untersuchung

des Einflusses

der E-Mobilität

auf das Stromnetz

in Wild-poldsried

sms & charge

Zeit-abhängige

Abrechnung von Lade-

vorgängen über die

Mobilfunk-rechnung.

------- E-Fahrzeug laden per

SMS

Speicherung im Alpenraum

stationärer und mobiler

Speicherals Puffer für

dezentrale und fluktu-

ierende erneuerbare

Energien.-------

Optimierung PV-Eigen-verbrauch

2014/15

Deutschland- weiter

Verbund lokaler Energie-

versorger erforscht

neue Themen der

Elektro-mobilität und Smart Home.

------- HUB Allgäu

Effiziente Energie-

versorgung im Alpenraum

-------Ausgleich

Erzeugung und

Verbrauch.

Aufbau eines

virtuellen Stromver-sorgungs-systems

im Allgäu.

Schritte der Förderung der Elektro-mobilität im Allgäu.

------- Akzeptanz-steigerungSegwaysPedelecsElektro-

leihfahrrad-system

Erforschung,Realisierungder Möglich-

keiten derElektro-

mobilität in einer

ländlichen Tourismus-region wie dem Allgäu.

------- Elektroautos

Aufbau einerLadeinfra-struktur

2011

Studie

Potentiale erneuer-

barer und

effizienter Strom-

erzeugung im

Allgäu

2007

E-OPTIMO

BeendetDez.2013

BeendetFeb.2014

2013

Integration Regenerativer

ENergien. -------

Intelligente Stromnetzein Form von Microgrids

und die damitverbundenen

Heraus-forderungen

einer zuverlässigen

Datenüber-tragung

StartAug.2014

EndeJan.2015

EndeDez.2014

EndeMai.2014


Bernhard Rindt

Innovations-Projekte

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Erarbeitung eines

kunden- optimierten

Angebotsvon var.

Stromtarifenfür e-Autos.

------- Umsetzung

eines Technologie

Demon-strators

Integration RegenerativerENergien und

Elektro-mobilität.

------- Untersuchung

des Einflusses

der E-Mobilität

auf das Stromnetz

in Wild-poldsried

sms & charge

Zeit-abhängige

Abrechnung von Lade-

vorgängen über die

Mobilfunk-rechnung.

------- E-Fahrzeug laden per

SMS

Speicherung im Alpenraum

stationärer und mobiler

Speicherals Puffer für

dezentrale und fluktu-

ierende erneuerbare

Energien.-------

Optimierung PV-Eigen-verbrauch

2015/16

Deutschland- weiter

Verbund lokaler Energie-

versorger erforscht

neue Themen der

Elektro-mobilität und Smart Home.

------- HUB Allgäu

E-OPTIMO

BeendetDez.2013

BeendetFeb.2014

2013

EndeJan.2015

EndeDez.2014

EndeMai.2014

Integration Regenerativer

ENergien. -------

Intelligente Stromnetzein Form von Microgrids

und die damitverbundenen

Heraus-forderungen

einer zuverlässigen

Datenüber-tragung

StartAug.2014

2014

Arealspeicher-------

Netzdienliche Nutzung eines

1,5 MWhSpeicher-Systems

Im AllgäuNetz

StartJan. 2015

Nutzung vonSecond Life

Speicher-------

Integrationvon

ArealspeichernIn ein Neubau-

Wohngebietunter Ein-bezug vonErzeugern

und steuerbaren

Verbrauchern

StartApril 2015


Bernhard Rindt

Ländliche Struktur (Ortskern mit Weilern) mit abgeschlossenem Gemeindegebiet Hoher Anteil an regenerativen Energien bildet bereits 2011 ein bundesweites Szenario 2020 ab

Erneuerbare Energien haben in der Bevölkerung einen hohen Stellenwert

– Daten des Untersuchungsgebietes:

87 Ortsnetzstationen

32 Elektrofahrzeuge

3 MW Spitzen- und 0,6 MW Minimalverbrauch

6 MW PV, 2 MW Wind, 1 MW Biogas

IRENE Projekt von 2011 bis 2013

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Bernhard Rindt

Untersuchungsgebiet

MittelspannungsringMesspunkte an jeder Station

Gegenüberstellung gemessener und gerechneter Lastfluss

Unser Weg zum Smart Grid„Messung bringt Licht ins Dunkel“

Messpunkte imNS Netz

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Bernhard Rindt

Vorteile für die aktive Netzplanung Ermöglicht exakte Bezifferung des maximal zu

erwartenden Zubaus

Verbessert die Kenntnisse über Gleichzeitigkeit von Einspeisung und Verbrauch

Solarpotentialanalyse basiert auf hochauflösenden Luftbildern

Befliegung des gesamten Allgäuer Netzgebietes im August 2012

Unser Weg zum Smart Grid „Solarpotentialanalyse zeigt das Maximum“

20


Bernhard Rindt

Regelung mit unterschiedlichen Regelstrategien

Lokale Regelung Übergeordnete Regelung Einbezug des übergeordneten Trafos möglich Kombination der Strategien

Unser Weg zum Smart Grid„Regelbare Ortsnetztransformatoren gleichen ursachennah aus“

21


Bernhard Rindt

Nutzbare Kapazität des Lithium-Ionen Batteriespeichers 138 kWh, Maximalleistung 300 kW

Speicher dient zur

Lastspitzenglättung Vermeidung von Rückspeisung in die

Mittelspannung Spannungsregelung durch Blindleistung Belastungsversuche im

Niederspannungsnetz

Unser Weg zum Smart Grid Energiespeicher zur Glättung und Rückspeisungsreduktion

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Bernhard Rindt

Einsparung von 30% der Netzausbaukosten (Gesamt 3,2 Mio.€/a) durch Optimierung der Auslegungskriterien in der Netzplanung

10.000 E-Fahrzeuge im Allgäu (Szenario 2020) lassen sich ohne Probleme in das bestehende Verteilnetz integrieren

Einsatz neuer Technologien bedarf einer „Erfahrungskurve“ ist aber jetzt notwendig

Gründung der egrid applications & consulting GmbH in 2013 mit dem Ziel Wissen um innovative Verteilnetzthemen zu bündeln und im Markt anzubieten

Ergebnisse der Smart Grid EinführungMessbare Erfolge

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Bernhard Rindt

Integration von Netzbetriebsführung und Markt

Nachweis der Realisierbarkeit von Microgrids als Inselnetze

Resynchronisation des Inselnetzes mit übergelagerten Netz

Tests zur Schwarzstartfähigkeit des Inselnetzes

Erste Schritte IREN2 ProjektInselnetzbetrieb IREN 2


Bernhard Rindt



3. egrid - Intelligenter Netzausbau - Eine Dienstleistung der Allgäuer Überlandwerk GmbH

4. Diskussion

Smarte Verteilnetze sind Nachhaltig

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Bernhard Rindt

Drei Säulen zeigen die unterschiedlichen BeratungstiefenUnser Dienstleistungsangebot in drei Ausbaustufen

Wissensbasierte

Netzanalyse

Wissensbasierte

Netzanalyse

NetzaufnahmeNetzaufnahme

DigitalisierungGIS

DigitalisierungGIS

EinspeiseSimulationEinspeise

Simulation

Umsetzungs-planung

und

-realisierung

Umsetzungs-planung

und

-realisierung

Netzmessung

und Validierung

Netzmessung

und Validierung

MesspunktePlanen und Einbringen


Messaufnahme (3-6 Monate) und

Auswerten


Auswerten

Messpunkte kont. Betreiben

und Optimieren


und Optimieren

Umsetzungs-planung

und

-realisierung

Umsetzungs-planung

und

-realisierung

Applikationsbasierte Netzoptimierung


Applikationen und Regelkomponenten

planen


planen

Regelkomponenteneinbringen

und Optimieren


und Optimieren

Applikationsdienstbetreiben


Unterstützung

des

netzoptimierten

Betriebs

(opt.

Betriebs-

Führung)

Unterstützung

des

netzoptimierten

Betriebs

(opt.

Betriebs-

Führung)

Beratungsdienstleistung, Projektleitung und BetriebBeratungsdienstleistung, Projektleitung und Betrieb

Analyse, Optimierung und Monitoring der CAPEX & OPEX (unter regulativen Bedingungen)Analyse, Optimierung und Monitoring der CAPEX & OPEX (unter regulativen Bedingungen)

27


Bernhard Rindt

Drei Säulen zeigen die unterschiedlichen BeratungstiefenUnser Dienstleistungsangebot in drei Ausbaustufen – einfach dargestellt


DigitalisierungGIS

DigitalisierungGIS


Simulation

Clevere NetzplanungClevere Netzplanung

Netzmessung

und Validierung

Netzmessung

und Validierung




Auswerten


Auswerten


und Optimieren


und Optimieren

Gezielte MessungenGezielte Messungen




planen


planen


und Optimieren


und Optimieren



Zellulare NetzregelungZellulare Netzregelung

ProjektleitungProjektleitung

Kostenbewusstsein Kostenbewusstsein

28

file:///C:/Users/BSM%20Antrag/Desktop/Pivopt/Kongress%2019.11.15/Konferenz/Originale-Vortr%C3%A4ge-Sortiert/Video_Auswertung_Fahrprofile.mp4


Bernhard Rindt


DigitalisierungGIS

DigitalisierungGIS


Simulation


Netzmessung

und Validierung

Netzmessung

und Validierung




Auswerten


Auswerten


und Optimieren


und Optimieren





planen


planen


und Optimieren


und Optimieren






Säule 1 – Clevere Netzplanung

40

• Übernahme oder Aufbau von digitalen Netzmodellen in den Spannungsebenen Hochspannung, Mittelspannung und Niederspannung in über 20 Kundenprojekten

• Einspeisesimulation zusätzlicher Erzeuger (Wind, Solar)

• Definition optimaler Messpunkte in den drei Spannungsebenen

• Simulation von dezentralen Speicheranlagen

• Entflechtung von Netzen

• Erarbeiten von nachhaltigen Asset Planungen


Bernhard Rindt


DigitalisierungGIS

DigitalisierungGIS


Simulation


Netzmessung

und Validierung

Netzmessung

und Validierung




Auswerten


Auswerten


und Optimieren


und Optimieren





planen


planen


und Optimieren


und Optimieren






Säule 2 – Gezielte Messungen

41

• Aufbau von 50 Messsystemen zur Erfassung von U, I, cos phi und power quality auf Basis von WAGO Komponenten und Mobilfunk Routern

• Einbringung der Messsysteme in Kundennetze (Verteilnetz und Industrie) für zwei bis vier Monate um Hochlasttage und max. Erzeugungstage zu Erfassen

• Einrichtung einer sicheren hochverfügbaren Messdatenbank auf Basis Siemens Spectrum Power 5



Bernhard Rindt




planen


planen


und Optimieren


und Optimieren






Säule 3 – Zellulare Netzregelung

42

• Integration von regelbaren Ortsnertztransformatoren (MR) in Kunden Verteilnetze in 4 Projekten

• Nutzung von cos phi Steuerung von Erzeugungsanlagen zur Vermeidung von Netzausbau

• Ansteuerung von dezentralen Speichern im Netz



Bernhard Rindt

Kleine Zeitreise - 2032

Stromverteilnetze sind gleichzeitigDatennetze

Netze wachsen selbstständig

Systemverantwortung wird geteilt

Industrie 4.0 = Energie 4.0


Bernhard Rindt

January 2015

Reno, Nevada

Das wird vor 2032 Einfluss auf die Verteilnetze haben

Juli 2015

45


Bernhard Rindt

„Ich bin ein Glückspilz. Ich kenne über 5.000 Möglichkeiten wie man keine Glühbirne herstellt." Thomas Edison

Interesse an noch mehr Information zum Thema Intelligenter Netzausbaus?

Besuchen Sie unser Smart Grid in Wildpoldsried zum Beispiel am 15. März 2016.

Diskussion

46

egrid ist der Gewinner des und des

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