Multimodale Sektorenkopplung am Beispiel Power-to-Gas Ludwigshafen 05.10.2016

Vorstellung Stadtwerke Mainz AG Zahlen und Fakten

28.10.2016 Multimodale Sektorenkopplung am Beispiel Power-to-Gas Seite 2

Vorstand Hanns-Detlev Hhne, Dr. Tobias Brosze

Aktiengesellschaft seit

1971

Aktionr zu 100 Prozent in kommunaler Hand

Umsatzerlse des Konzerns 2015

rund 500 Mio.

Mitarbeiter des Konzerns 2015

rund 1.350

Stadtwerke Mainz AG

Referat RTM

Vorstellung Stadtwerke Mainz AG Geschftsfelder und Projekte

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Konvent. Erzeugung

Regenerative Erzeugung

Infrastrukturentwicklung

Mobilitt

Wrme

Netze

Vertrieb (ab Ende 2016)

Geschftsfelder

Gesellschaften

Projekte

Referat RTM

Multimodale Sektorenkopplung zur wirtschaftlichen Optimierung bisher getrennter Systeme

28.10.2016 Multimodale Sektorenkopplung am Beispiel Power-to-Gas Seite 4

Grnde fr die knftige Kopplung der Sektoren Strom, Gas, Wrme, Mobilitt, (Rohstoffe)

Massiver Ausbau der Erneuerbaren 1 > Steigende Menge volatiler

Einspeisung

> Erzeugung bersteigt immer hufiger den Verbrauch (auf Verteilnetzebene und

innerhalb ganzer Regelzonen)

> Redispatch aufgrund fehlender Netzkapazitt

> 13, Abs.1 EnWG: Netz und marktbezogene Manahmen

> 13 Abs.2 EnWG: Weitergehende Manahmen

> Mehr als 75% der Primrenergie fr Heiz- und Khlzwecke sowie fr Mobilitt

> Strom, Gas, Wrme und Mobilitt mssen als Gesamtsystem betrachtet und optimiert werden

Anstieg kritischer Netzsituationen

Dekarbonisierung aller Sektoren notwendig 2 3

Quelle: AG Energiebilanzen e.V. Quelle: BNetzA 2011/2012/2013, Bundesregierung 2014, ENTSOe Quelle: Prognos/EWI/GWS 2014

Referat RTM

Sektorenkopplung als Geschftsfeld fr Stadtwerke am Beispiel der Stadtwerke Mainz AG

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Vorhandene Infrastruktur

Neue Technologien

Knowhow

Kundenzugang

Marktzugang

Vernetzung

Status-quo Ausblick

Halten

Erprobung, Optimierung

Regelbetrieb Gekoppelte Fahrweise

Inter-konnektoren

Ausbauen

Teilweise

Optimierung

Heutige Ge-schftsfelder

Akquise

Schnittstellen schaffen

Vollstndig

> Strom-, Gas-, Wasser- und Fernwrmenetze

> Zentrale und dezentrale Erzeugungsanlagen

> Kommunikationsnetz (Glasfaser + Kupfer)

> Speichertechnologien (Batteriespeicher, Wrmespeicher, Power-to-Gas)

> Smart-Meter/Grid, VPP, Digitalisierung

> Elektrotechnik, Hydraulik, Leittechnik

> Wartung und Instandhaltung

> 24/7 Leitwarte(n), Bereitschaftsdienste

> Netzbetreiber, Messwesen, (Energievertrieb)

> Quartiersentwicklung, Contracting

> Sicherheitstechnik (BMA, EMA..)

> Zugang Strombrse (Termin und Spotmarkt)

> Prqualifizierter Regelleistungspool

> Gebndelte Beschaffung von Gas, Heizl

> Kopplung der Sektoren Strom, Gas, Wrme und Verkehr (Industrie + Gewerbe)

> Sichere Kommunikationsinfrastruktur

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Spot- und Intradayvermarktung

Beispiel: GuD-Kraftwerk + Fernwrmenetz + Power-to-Heat + Fernwrmespeicher + Gaspeicher

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Strom- produktion

Wrme- produktion

Stromber -schsse, SDL

Energie- speicherung 1 2 3 4

Anbieten von Regelenergie

Fernwrmeversorgung

Dampflieferung

Elektrodenkessel

n-1 Sicherheit 110 kV

Fernwrmespeicher

Gasspeicherung

Betriebsmodi

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Power-to-Gas als neue Mglichkeit zur Sektorenkopplung

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> Bereitstellung eines emissionsfreien Treibstoffs fr den PNV und Nutzbarmachung der Speicher und Transportkapazitt des Gasnetzes fr EE-Strom

Chancen:

> Langfristig wirtschaftlichster (Strom)Langzeitspeicher

> Infrastruktur (Gasnetz) ist vorhanden

> PNV: mehr Freiheitsgrade beim Strombezug gg. Batterie

Risiken:

> Konkurrierende Technologien im Speichersegment

> Marktentwicklung und Regulierung

Langzeitspeicherung und erneuerbare Mobilitt

In den nchsten Jahren knnten in Deutschland DMS-Potentiale von 5-15 GW aktiviert werden (dena 06/2016)

Notwendigkeit von DMS im Strommarkt 2.0 Konzept des BMWi integriert

Notwendigkeit von Forschungsfrderung und eines interessanten regulatorischen Umfelds

Flex.-Bedarf Netz(ausbau) EE-Ausbau Optimierung Entwicklung

Die Energiewende fhrt zu einem steigenden Bedarf an Flexibilitt im Stromsystem

Notwendigkeit zur Entwicklung intelligenter Systeme zur Nutzung volatiler (EE)Energie

Demo

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Power-to-Gas Anlage Energiepark Mainz Fokus, Anlagendaten und Zeitplan

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Referat RTM

Power-to-Gas Anlage Energiepark Mainz Technisches Konzept

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Lastwechselrate, Prozessbeschreibung und Anlagenlayout

H2- Erzeugung

1 > Max. Wasserbedarf 1 m/h

> Wasserqualitt 3 SILYZER 200 PEM-Elektrolysestacks

> 3.9 MW Dauerleistung / 6.0 MW begrenzte Spitzenleistung

> Hohe Dynamik, Lastwechselrate: 10% / Sekunde

> 35 bar Ausgangsdruck

> Ionischer Verdichter: Max. Frdermenge 1250 Nm/h, 112 kg/h; Min. Ansaugdruck 15 bar; Max. Enddruck 250 bar

> Speichervolumen: 2x 82m

> Speicherkapazitt: 780 kg = 26 MWh

> Gasqualitt: Prozentuale Einspeisung ins Erdgasnetz (Mainz-Ebersheim)

> Betriebsdruck: 7 9 bar

> Ca. 1.000 Hausanschlsse

> Brennwerts fr die angeschlossenen Gaskunden

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Technisch-Wirtschaftliche Optimierung des Power-to-Gas-Anlagenbetriebs

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Quelle: Hochschule RheinMain, Martin Kopp

> Brsenpreise (Mglichkeiten fr Arbitragegeschfte i.V.m. Rckverstromung)

> Wetterdaten (Wind- und Photovoltaikdargebot)

> Erlse fr Systemdienstleistungen (MRL, SRL)

Zahlreiche variable Determinanten beeinflussen die Wirtschaftlichkeit einer Wasserstoffelektrolyse im Energiemarkt

> Gaspreise

> Treibstoffpreise

> Preise fr Wasserstoff als Rohstoff

> Preise fr CO2-Zertifikate

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Technisch-Wirtschfatliche Optimierung des Power-to-Gas-Anlagenbetriebs

28.10.2016 Multimodale Sektorenkopplung am Beispiel Power-to-Gas Seite 11

> Gasqualitt der DVGW-Norm G 260 mssen eingehalten werden (Brennwert, Wobbe-Index)

> Laut Norm maximal 10 Vol.% H2 im Erdgasnetz zulssig

> Volumenstrom: max. 1.200 m/h (Winter)

Auf der Gasnetz-Seite bestehen auf Grund der Abnahmestruktur viele Restriktionen

> Kalorimeter zur permanenten Erfassung des abrechnungs-relevanten Brennwerts fr die angeschlossenen Gaskunden

> Im Sommer minimaler Durchfluss und Limitierung der Einspeisemenge aufgrund des Eichrechts

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28.10.2016 Seite 12

Vielen Dank fr Ihre Aufmerksamkeit!

Kontakt:

Stadtwerke Mainz AG

Rheinallee 41

55118 Mainz

Jonas Aichinger

jonas.aichinger@stadtwerke-mainz.de