Ergebnisse der ökonomischen Bewertung ausgewählter · PDF fileiniGrid in a Nutshell...
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Ergebnisse der ökonomischen Bewertung
ausgewählter iniGrid Technologieanwendungen
16.02.2017, IEWT 2017, Wien
Dr. Natalie Prüggler, MOOSMOAR Energies OG
Dr. Friederich Kupzog, AIT
Dieses Projekt wird aus Mitteln des Klima- und Energiefonds
gefördert und im Rahmen der Programmlinie Energieforschung
durchgeführt.
Inhalt
2 Natalie Prüggler, Friederich Kupzog 16.02.2017
• iniGrid in a Nutshell
• Bewertete iniGrid Use Cases
• Ergebnisse
• Schlussfolgerungen
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Primary Substation
Smart Secondary Substation
Smart Meter
Low Voltage Network
Medium Voltage Network
Customer Premises
Local Aggregation
Meter Data Aggregation
Gateway Gateway Distribution SCADA
Distribution Control System
Customer Control System
Meter Data Management
Voltage
Current
Protection
Voltage
Current
iniGrid in a Nutshell
Natalie Prüggler, Friederich Kupzog 16.02.2017
• Entwicklung innovativer Aktuatoren,
• Sensoren und
• Automationsinfrastruktur, welche ein aktives Kapazitätsmanagement, schnelle
Fehlerlokalisierung und –behebung im Netzbetrieb ermöglichen
Smart Breakers Neue Spannungssensoren
Automations-
Infrastruktur
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Weitere Ziele
• Durch neue Funktionalität, Bauform & Nachrüstbarkeit hohe
Investitionen im Netzausbau vermeiden
• Bewertung ausgewählter Anwendungsfälle mit / ohne iniGrid Technologie
mittels Kosten-Nutzen-Rechnung
• Verknüpfte Feldtests der Endverbraucheranwendungen
Natalie Prüggler, Friederich Kupzog 16.02.2017
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Bewertete iniGrid Use Cases
Symbol Use Case Name Sensoren Aktuatoren Controller Beeinflusste Prozesse
A Energie Management auf Prosumer Ebene
/ Elektromobilität
Smart Meter, Smart Breaker
Manuell kontrollierte Schalthandlungen, definierte set-points,
Smart Breaker
Customer Energy Management
System (CEMS)
Energieverbrauch auf Prosumer Ebene
B Nieder-
spannnungsnetz Optimierung
Smart Meter,
Sensoren im Netz, Smart Breaker
Regeltransformator,
Schaltzustände im Netz, Kennlinien Wirk- und Blindleistung,
Speichersysteme, Smart Breaker für Lastmanagement
Secondary
Substation Controller
Spannung im
Niederspannungsnetz, Strombegrenzung
C Mittel-spannungsnetz Optimierung
Spannungs-sensor, Messwerte
der Nieder-spannungs-seite
Regeltransformator, Schaltzustände im Netz, Kennlinien Wirk-
und Blindleistung, Speichersysteme, Secondary substation
controller
Primary Substation Controller
Spannung im Mittelspannungsnetz, Strombegrenzung
Analyse der erreichbaren Kosteneinsparungen der neu entwickelten Technologien im
Vergleich zu bisher verfügbaren Lösungen
Natalie Prüggler, Friederich Kupzog 16.02.2017
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Use Case A
(Grid,FocusinusecaseB) Markets
Ziel: Automatisiertes Stromsparen bei
Industriekunden • Ermöglicht z.B. Wegschalten der
Großverbraucher;
• Abschalten von Prozessketten in der
Nacht (Verlustreduktion)
Natalie Prüggler, Friederich Kupzog 16.02.2017
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Use Case A – Datengrundlage
Natalie Prüggler, Friederich Kupzog 16.02.2017
CAPEX Einheit Notizen
Smart Breaker inkl. Installation 305 €/Stück Smart Breaker wartungsfrei, Zielkosten von Eaton
Rasperry Pi IT Lösung 150 €/Stück Rasperry Pi wartungsfrei, Quelle: TU Wien
Breaker konventionell 1350 €/Stück Quelle: Eaton
Allgemeine Parameter Wert Einheit Notiz
Realzinssatz 3,9 % Industriekundensicht (Nominalzins = 6%; 2% Inflation)
Anzahl Smart Breaker 7 # Beispiel
Anzahl IT Verbindungen 2 # Beispiel
Industriekundenstrompreis 11 c€/kWh E-Control Gewerbekalkulator für 40 MWh
Bewertungszeitraum 10 Jahre
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Use Case A – Ergebnisse
Natalie Prüggler, Friederich Kupzog 16.02.2017
-1400
-1200
-1000
-800
-600
-400
-200
0
200
400
600
800
iniGridSmartBreaker
Konven onelleTechnik
iniGridVor-/Nachteil
Konven onellVor-/Nachteil
KostenundErlösein[€/a]
iniGrid:VergleichderIntegra onsvariantenUseCaseA
Summe Einsparungfür5000kWh/a TOTEX
-1.500
-1.000
-500
-
500
1.000
1.500
2.000
0 5000 10000 15000 20000
Kostenvor-bzw
.-nachteilin[€/a]
EinsparungStromverbrauchin[kWh/a]
iniGrid
Konven onell
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Use Case A – Ergebnisse
Natalie Prüggler, Friederich Kupzog 16.02.2017
Break even:
iniGrid: 2,719 kWh/a = 7%
des Umsatzes
Konventionell: 10,885 kWh/a = 27%
des Umsatzes
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Use Case B
Ziel: Optimierter Niederspannungsnetzbetrieb
• Vermeidung von z.B.
Kabelverstärkung
• durch koordiniertes Abschalten Lasten
oder Erzeugern
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Use Case B – Datengrundlage
Natalie Prüggler, Friederich Kupzog 16.02.2017
Allgemeine Parameter Wert Einheit Notiz
Realzinssatz 4,30 % Netzbetreibersicht (Nominalzins = 6,42%; 2% Inflation)
Anzahl Smart Breaker 7 # Beispiel
Anzahl Rasperry Pi 2 # Beispiel
Anzahl Sprecher IT 1 # Beispiel
Bewertungszeitraum 10 Jahre
Kabelverlegepreis Niederspannung 70 €/Meter Quelle: DG Demonetz LV Grid
NS-Kabel OPEX 0,15 €/m/a Quelle: DG Demonetz LV Grid
CAPEX Einheit Notizen
Smart Breaker inkl. Installation 305 €/Stück Smart Breaker wartungsfrei, Zielkosten von Eaton
Rasperry Pi IT Lösung (Kunde) 150 €/Stück Rasperry Pi wartungsfrei, Quelle: TU Wien
Sprecher IT Lösung (Station) 7143 €/Stück Quelle: Sprecher; IT wartungsfrei
Breaker konventionell 1350 €/Stück Quelle: Eaton
IT Lösung konventionell 14903 €/Stück Quelle: DG Demonetz Validierung; IT wartungsfrei
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Use Case B – Ergebnisse
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-3000
-2500
-2000
-1500
-1000
-500
0
500
1000
1500
2000
iniGridSmartBreaker
Konven onelleTechnik iniGridVor-/Nachteil
Konven onellVor-/Nachteil
KostenundErlösein[€/a]
iniGrid:VergleichderIntegra onsvariantenUseCaseB
Summe Kabeleinsparungvon400m TOTEX
-3.000
-2.000
-1.000
-
1.000
2.000
3.000
0 200 400 600 800 1000 1200
Kostenvor-bzw
.-nachteilin[€/a]
EinsparungNS-Kabelin[m]
iniGrid
Konven onell
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Use Case B – Ergebnisse
Natalie Prüggler, Friederich Kupzog 16.02.2017
Break even:
iniGrid: 312 m
nötige Kabellänge
Konventionell: 641 m
nötige Kabellänge
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Use Case C Ziel: Evaluierung möglicher Kosteneinsparung
durch neue Spannungssensoren und IT-
Lösungen in der Mittelspannung • Update der DG Demonetz-Validierung
Ergebnisse basierend auf Zelisko,
Eaton und Sprecher Kostenangaben
• Bewertung der möglichen iniGrid-
Technologie – Senkung der
Netzintegrationskosten
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Use Case C – Datengrundlage
Natalie Prüggler, Friederich Kupzog 16.02.2017
Allgemeine Parameter VKW Salzburg Notiz
Realzinssatz 4,3% 4,3% Netzbetreibersicht (Nominalzins = 6,42%; 2% Inflation)
Anzahl Messwandler 16 5 Fernregelung
Anzahl Sprecher IT 11 8 Fernregelung
Bewertungszeitraum 40 40 Jahre
Kabelverlegepreis Mittelspannung 100 100 €/Meter; Quelle: DG Demonetz Validierung
DGDemo iniGrid Einheit Notizen
Mittelspannungssensoren Hardware 5700 380 € 180 € Sensor + 200 € Messwandler; Quelle: Zelisko
Mittelspannungssensoren Einbau (Platzbedarf) 6800 5770 € Annahme: 15 % Einsparung (Platzbedarf)
Mittelspannungssensoren Wartung 900 450 €/a Annahme: 50 % Einsparung (kaum Wartung)
IT Hardware 7080 4450 € Quelle: Sprecher
IT Einbau 7800 2700 € Quelle: Sprecher
IT Reinvestition 900 715 €/a Annahme: 10 Jahre Komponenten-Lebensdauer
Einsparung 28 €/kW;
11,6 MW
anschließbar
Einsparung 23 €/kW;
16,8 MW
anschließbar
0,0 50,0 100,0 150,0 200,0 250,0 300,0 350,0
Fernregelung
Koordinierte Spannungsregelung
Längsregler (Ref.)
Leitungsbau (Ref.)
Walsertal: Szenario STEIL: Kosten pro zusätzlich installierbarer DG Leistung
(Barwerteinkl.Betriebskosten)[€/kW]
DG DemoNetz Validierung Einsparung iniGrid
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Use Case C – Ergebnisse
Natalie Prüggler, Friederich Kupzog 16.02.2017
Anmerkung
Szenario STEIL:
Große DG
Anlagen werden in
einem Zeitraum
von 20 Jahren
zuerst zugebaut
Fernregelung: Einsparung bis zu
40,7% im Großen
Walsertal durch
iniGrid Technologie
KSR:
Einsparung bis zu
38,1% (Zusatzkosten
Regler und Anlagen)
Einsparung 66,5 €/
kW, 3,6 MW
anschließbar
Einsparung 42,6 €/
kW, 6,6 MW
anschließbar
0 50 100 150 200 250 300
Fernregelung
Koordinierte Spannungsregelung
Längsregler (Ref.)
Leitungsbau (Ref.)
Lungau-SzenarioFLACH:KostenprozusätzlichinstallierbarerDGLeistung(Barwerteinkl.Betriebskosten)[€/kW]
DG DemoNetz Konzept Einsparung iniGrid
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Use Case C – Ergebnisse
Natalie Prüggler, Friederich Kupzog 16.02.2017
Anmerkung
Szenario FLACH:
Große DG Anlagen
werden in einem
Zeitraum von 20
Jahren zuletzt
zugebaut
Fernregelung:
Einsparung bis zu
39,9% im Lungau
durch iniGrid
Technologie
KSR:
Einsparung bis zu
33,3% (Zusatzkosten
Regler und Anlagen)
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Schlussfolgerungen
Natalie Prüggler, Friederich Kupzog 16.02.2017
• Use Case A: iniGrid Technologie ermöglicht signifikante
Kosteneinsparungen für Smart Breaker und IT Anwendungen im
Industriebereich; Bisher unwirtschaftliche Anwendungsbeispiele könnten
dadurch umsetzbar werden.
• Use Case B: Der Einsatz von Smart Breakern und iniGrid IT-Lösungen im
Niederspannungsnetzbereich zeigt deutliche Einsparungsmöglichkeiten;
jedoch ist die unmittelbare Anwendbarkeit immer für den Einzelfall zu
ermitteln.
• Use Case C: Die im Projekt ermittelten Kosten der Mittelspanungssensoren
und iniGrid IT Lösungen ermöglichen für die Fallstudien aus dem Projekt DG
DemoNetz Validierung eine Reduktion der Netzintegrationskosten für
dezentrale Erzeugeranlagen um bis zu 40%.
• iniGrid kann somit zur Weiterentwicklung österreichischer Smart Grid
Technologien einen durchaus positiven Beitrag leisten.
Mag.(FH) Dr. Natalie Prüggler
MOOSMOAR Energies OG
Moosberg 10
8960 Niederöblarn
E-Mail: [email protected]
Web: www.mmenergies.at
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Kontakt
DI Dr. Friederich Kupzog
Austrian Institute of Technology
Giefinggasse 2
1210 Wien
E-Mail: [email protected]
Web: www.ait.ac.at