www.new4-0.de

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NEW 4.0 – Das Energiesystem der Zukunft für Hamburg und Schleswig-Holstein6. Sitzung des Energienetzbeirats, 23.03.2017, BUE Prof. Dr. Werner Beba

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Herausforderungen der Energiewende

Stark wachsender EE-Ausbau Strom (Erzeugung)

Netzausbau: time-lag 10 Jahre (Transport)

Gesamtsystem nicht für dezentrale Erzeugung gebaut (Verteilung)

Risiko Versorgungssicherheit und Systemstabilität (50 Hz)

Klimaschutzziele - Sektorenkopplung Wärme und Mobilität

Kosten – EEG, Systemeingriffe, Netzausbau

Marktdesign und regulatorische Bedingungen

Gesellschaftliche Akzeptanz gefährdet

Transformation des Energiesystems

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Einzigartige Innovationsallianz Wirtschaft, Wissenschaft, Politik

Länderübergreifendes Projekt inHamburg und Schleswig-Holstein

„Erzeugungsregion“ SH und „Verbrauchsregion“ HH

Verknüpfung zur Modellregion:„Energiesystem der Zukunft“

Integration von 100 Prozent Erneuerbarer Energien,Digitalisierung der Energiewende

Modell für Energiesystem der Zukunft in Deutschland und Europa

Intelligente Vernetzung der Systeme durch innovative Technologien

Wirtschaftliche Impulse durch großflächige Demonstration

Jahrhundert-Projekt „Energiewende“Wirksamer Klimaschutz – 2°- Ziel

Innovative Lösungen und herausragendes Engagement

Sichere, kostengünstige und umweltverträgliche regenerative Energieversorgung Stärkung der Zukunftsfähigkeit der Modellregion Beispielgebend, übertragbar auf Deutschland/Europa: „Blaupause“ für die Energiewende

6

Innovationen für das Energiesystem der Zukunft

Impulse für Innovationen, neue Technologien, neue Märkte und Wertschöpfungen, Stärkung der Wettbewerbsfähigkeit, gesell. Akzeptanz,Machbarkeit der Energiewende

Nachhaltige regenerative Energieversorgung in Hamburg – Schleswig-HolsteinAufgabe: Synchronisation von Erzeugung und Verbrauch zu jedem Zeitpunkt,Systemintegration durch flexible, intelligente Vernetzung

7

Transformation des Energiesystems durch Innovationen

Ziel:

Bedingungen:

Wirkungen:

Versorgungssicherheit, Systemstabilität

Wirtschaftlichkeit, kostengünstig, Marktorientiert

Umweltverträglichkeit, Klimaschutz

Bürger-akzeptanz

8

Die Modellregion Hamburg – Schleswig-Holstein

Die Modellregion Hamburg/Schleswig-Holstein bildet alle Kernherausforderungen der Energiewende repräsentativ ab.

Bilanzieller EE-Anteil: Die Region hat die Ausbau-ziele für Deutschland 2025 bereits heute erreicht.

Disparitäten:Schon heute müssen extreme und weiter steigende Disparitäten in Erzeugungs- und Lastsituation beherrscht werden.

40%4,5 Mio.

EinwohnerSchleswig-Holstein als Erzeugungsregion, Hamburg als Lastregion, 36.000 EE-Anlagen

Vervierfachung der Windenergie-Erzeugung bis 2035, dies wird den Jahresverbrauch um das Dreifache überschreiten. x4Energiedrehscheibe Nordeuropa(Südlink, Nordlink, Westküstenleitung), Offshore-Windparks.

10

Optimale Synchronisation von Erzeugung und Verbrauch

Quelle: qub-media

11

Doppelstrategie NEW 4.0

NEW 4.0 wird die Kernherausforderungen der Energiewende mit einer Doppelstrategie lösen:

…in andere Regionen durch effiziente Nutzung und Ausbau der Energieinfrastruktur in der Region

…durch konsequente Flexibilisierung und Kopplung mit den Sektoren Wärme + Verkehr

+Steigerung des Stromexports Erhöhung der energetischen Selbstverwertungsquote

+Speicher: Batterie, Hochtemperatur, Druckluft, Virtuelle Kraftwerke, Markt-Plattformen Power-to-Heat, Power-to-Gas, BHKW, Power-to-X, to-Steel, to-Steam, KWKIntelligente Informations- und Kommunikationstechnologie

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Ganzheitliche Systemintegration: Flexible und intelligente Vernetzung, Digitalisierung

Quelle: qub-media

Maßstab 1: 1.000.000

Ostholstein

Schleswig-Flensburg

Nordfriesland

Dithmarschen

Energie des Norgens GmbH & Co.KGElektrolyseur (+1,3 MW)

Trimet Aluminium SEDynamisierung Aluminiumelektrolyse

(+13,2/-6,6MW)

ArcelorMittal Hamburg GmbHPower-to-Steel (+10 MW)

Knüppelerwärmung (erst nach Projektende)

Vattenfall Wärme Hamburg GmbHPtH Fernwärmenetz (+40 MW)

PtH in Nahwärmenetzen (+6 MW)

Sasol Germany GmbHPower-to-Heat als KWK Substitution (+4

MW) Power-to-Heat für Thermalöl (+7 MW)

Wind to Gas Südermarsch GmbH & Co. KG Frauenhofer ISIT

Batteriespeicher (+5/ -5 MW)

Wind to Gas Südermarsch GmbH & Co. KG Elektrolyseur (+3,0 MW)

Coulomb GmbHSecond Life Batterien (+4/ -4 MW)

ARGE Netz GmbH & Co.KGErneuerbare Energien KraftwerkVK für SDI aus WEA (1.300 MW)

HanseWerk Natur GmbHVK aus BHKW (+/- 1,2 MW)

PtH mit VK (+/- 0,8 MW)

Nordex SE/HAW Hamburg/CC4E und Vattenfall Europe Innovation GmbH

Speicherregelkraftwerk (+1,3/ -1,3 MW)

Aurubis AGPower-to-Steam (+20 MW)

Siemens AG/Hamburg Energie GmbHHochtemperaturspeicher (+5,4 /- 1,8 MW)

Hamburg EnergiePtH mit Nachtspeicherheizungen

Stadtwerke NorderstedtSmart Home

Stadtwerke Flensburg GmbHPtH mit Fernwärmenetz (+0,8 MW)

Anteil EE-Stromezeugung am Bruttostromverbrauch

Plön

Neumünster

Rendsburg-Eckernförde

Kiel

SteinburgSegeberg

Pinneberg Stormarn

Lauenburg

Lübeck

Flensburg

Hamburg

< 15 %15 % bis 50 %50 % bis 100 %100 % bis 200 %> 200 %

13

Ausgewählte Projekte u. Demonstratoren300 MW Flexibilisierung und Speicherung, 1.600 MW virtuelle Kraftwerke

EnSPireMe GmbHBatteriespeicher (48 MW)

Blindleistung(38 MVar)

Sichere, kostengünstige, umweltverträgliche Energieversorgung der Region bis 2035: 100 % EE-Stromversorgung, Sektorkopplung 50 % EE-Wärme, 75 % CO2- SenkungÜbergeordnetes Ziel

Projektziele:

Use Cases

IKT: Innovative

Digital-strategie

Ertüchtigung Netze, Steigerung Kapazität Verbraucher

Flexibilisierung, Speicher, Sektorenkopplung

„Smart Market“: Neue Marktplattformen,

regulatorische Anreize

Erzeuger

Innovatives System-management,SDL-Speicher,

Wandlung

Akzeptanzsteigerung, Verwertungstransfer

Qualifizierungs-ausbau durch Aus- und

Weiterbildung

Entlastung Übertragungsnetze,

Vermeidung Abregelung

18

Zielsystem und Strategie

Reduzierung konventioneller

Mindesterzeugung,Ausgleichsenergie

23

Sektorenkopplung in NEW 4.0

Stromsektor

Wärmesektor Gassektor Industrie

Power-to-Heat,Wärmepumpen

Power-to-Gas,Elektrolyseur

Power-to-Steel,Power-to-Steam

Digitale Sektorenkopplung - IKT: Innovative Digitalstrategie

24

Sektorenkopplung: Power to Heat für Industrie und Fernwärmeversorgung

25

Sektorenkopplung: Power to Heat für Industrie und Fernwärmeversorgung

Nutzung des Strom-Überangebots

50 Hz

+Steigerung des StromexportsErhöhung der energetischen SelbstverwertungsquoteDoppelstrategie

IKT: Innovative Digitalstrategie• Transparenz der Netzsituation

• Echtzeit-Datenkommunikation: alle Netzebenen, Erzeuger und Verbraucher• Echtzeit-Marktplatz für SDL (Erzeuger, Speicher) und Flexibilität (Verbraucher)

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6 Use Cases für eine sichere Energieversorgung

UC 4Regelenergie aus

dezentralen Erzeu-gern und Demand Side Management

UC 1Schneller lokalerIntradayhandel

UC 3Smart Balancing

UC 2Aufbau

Netzampel,Marktplattform

UC 5Momentan-

reserve

UC 6Aktives

Blindleistungs-management

Regu

lato

risch

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perim

entie

rkla

usel Akzeptanz &

Aus-/Weiterbildung

Fotos: iStock.com/kldlife, iStock.com/kynny, www.mediaserver.hamburg.de / Andreas Vallbracht, iStock.com/jimiknightley

Partner

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Partner und Verbundstruktur

AP 1: Netze

AP 2: Lastmanagement

AP 3: Erzeugungs-Mng.

AP 4: IKT

AP 5: Markt und regulatorische Bedingungen

AP 6: Verwertung und Akzeptanz

AP 7: Aus- und Weiterbildung

AP 8: Ganzheitliche Systemgestaltung

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Metropolregion als „Silicon Valley“ Energiewende

NEW 4.0 als Innovationsmotor der Region und “Business Case“ Energiewende.

Zukunftsfähigkeit

Starker Know-How-, Technologie-Transfer der Partner aller Branchen und Landesregierungen.

Innovationsallianz

Experimentierklausel ermöglicht Erprobung und Verifizierung neuer Marktplattformen und regulatorischer Modelle.

Energiepolitische ImpulseEnge Zusammenarbeit und Know How-Transfer der SINTEG.

Transfer

Bürgerorientierung, Erzeugung von Akzeptanzsteigerung und Multiplikatoreffektensystematischer, breiter Kommunikationsansatz

Gesellschaftliche Akzeptanz

Projekte mit Innovationshöhe erzeugen Vermarktungschancen, Wertschöpfungsketten, Imitationseffekte. Ansiedlung, Existenzgründung,Qualifizierungsoffensive.

Wirtschaftliche Impulse

Investitionen: 90-130 Mio. €Davon Förderung: 46 Mio.

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Erprobung neuer regulatorischer Marktmodelle

Anwendungsfälle Änderungsbedarf

DSM / Lastverschiebung Industrie

Neue Stromspitze bei Berechnung Benutzungsstunden nicht berücksichtigen

BatteriespeicherBefreiung (in EinsMan-Zeiten)

Kein Entstehen von Netzentgelten bei Kundenanlagen

Power-to-HeatBefreiung (in EinsMan-Zeiten)

Einstufung Primärenergiefaktor fP=0

Power-to-Gas

Befreiung (in EinsMan-Zeiten)

Einstufung Primärenergiefaktor fP=0

Sehr weite Auslegung oder allgemeine Befreiung (Eigenversorgungsregel)

Quelle: Stiftung Umweltenergierecht

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Mehr Flexibilität! Last-/Erzeugungsmanagement

MEHR aus Energie herausholen! Kraft-Wärme-Sektorenkopplung

MEHR Kapazität in vorhandenen Netzen nutzen!

Netzinnovationen

MEHR aus „heimischen Strom“ machen!

Energiespeicher, Strom-Gas-Wärme-Integration

WENIGER Energie benötigen! Effizienz

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Norddeutsche Energiewende

NEUE Anreizsysteme! Marktdesign

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Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit

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Herausgeber: Projektbüro NEW 4.0Konzeption: qub media GmbH

© CC4E der HAW Hamburg, 2017

Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!

Foliennummer 2Herausforderungen der EnergiewendeInnovationen für das Energiesystem der ZukunftTransformation des Energiesystems durch InnovationenDie Modellregion Hamburg – Schleswig-HolsteinOptimale Synchronisation von Erzeugung und VerbrauchDoppelstrategie NEW 4.0�Ganzheitliche Systemintegration: Flexible und intelligente Vernetzung, DigitalisierungAusgewählte Projekte u. DemonstratorenZielsystem und StrategieSektorenkopplung in NEW 4.0�Sektorenkopplung: Power to Heat für Industrie und Fernwärmeversorgung�Sektorenkopplung: Power to Heat für Industrie und Fernwärmeversorgung6 Use Cases für eine sichere EnergieversorgungPartnerPartner und VerbundstrukturMetropolregion als „Silicon Valley“ EnergiewendeErprobung neuer regulatorischer MarktmodelleNorddeutsche EnergiewendeVielen Dank für Ihre AufmerksamkeitFoliennummer 39