Vorstellung der Ergebnisse

aus dem Forschungsprojekt RegEnKibo

21. Energietag Rheinland-Pfalz 30.08.2018

Prof. Dr. Peter Missal

2 2 2

„Regionalisierung der Energieversorgung

auf Verteilnetzebene

am Modellstandort Kirchheimbolanden“

Arbeitstitel des Projektes RegEnKibo

Eckdaten des Projektes

Projekttyp: Forschung und Entwicklung

Projektsumme: 2,5 Mio. €

Förderbetrag: 2,2 Mio. €

Projektdauer: 6/2015 bis 5/2018

3

4

Kooperationspartner des Projektes

e-rp GmbH, Gesamtprojektleitung und Koordination

MicrobEnergy GmbH

KIT, Engler-Bunte-Institut KIT, Institut für Elektroenergiesysteme und Hochspannungstechnik KIT, Institut für Regelungs- und Steuerungssysteme

DVGW-Forschungsstelle am Engler-Bunte-Institut

Transferstelle für Rationelle und Regenerative Energienutzung Bingen in der ITB gGmbH

Stadt Kirchheimbolanden

Gruppe

Inhalt des Projektes

Gesamtenergiesystembetrachtung der Teilenergienetze in Kirchheimbolanden und deren optimales Zusammenwirken (Sektorenkopplung) zur erfolgreichen Umsetzung der Energiewende.

5

Kopplung der Teilenergiesysteme (Sektorenkopplung)

6

Wasserstoff-/ Methaneinspeisung

Stromüber-schuss

Gasüber-schuss

Strom-bedarf

Ziel des Projektes

Durch den zellularen Aufbau der Energieversorgung auf Verteilnetzebene

soll erreicht werden, den Austausch von elektrischer Energie zwischen

Übertragungsnetz und Verteilnetz möglichst gering zu halten und den

erforderlichen Netzausbau zu reduzieren.

7

8

Windstrom. PV-Strom, Biogasanlage

Windpark Hungerberg, 11 WKA:

gesamt 35,2 MWel

3 WKA Schneeberger Hof:

gesamt 5,6 MWel

Photovoltaik-Park Ilbesheim: 6,4 MWp Photovoltaik-Anlagen Kibo gesamt: 5 MWp

Photovoltaikanlagen Kibo: 3,6 MWp

Biogasanlage Bischheim: 500 kWel/600 kWth

Projektraum Kirchheimbolanden

9

Energiewirtschaftliche Daten von Kirchheimbolanden

10

Einwohner ca. 8.000 Anzahl Häuser 3.750 Anzahl Stromausspeisepunkte 4.660 Anzahl Gasausspeisepunkte 2.620 verbrauchte Jahresstrommenge ca. 70 Mio. kWhel/a verbrauchte Jahresgasmenge ca. 170 Mio. kWhth/a Blockheizkraftwerke: 10 BHKW (283 kWel) Windstromeinspeisung: 5,6 MWel (2 x 1,8 MWel, 1 x 2,0 MWel) Photovoltaikstromeinspeisung: 3,6 MWp (155 PV-Anlagen)

Arbeitspakete des Projektes

AP 0: Gesamtprojektleitung

AP 1: Netzmodellierung der Teilenergienetze mit Schnittstellen

AP 2: Validierung der Netzmodelle

AP 3: Optimierung des gesamten Energienetzes

AP 4: Entwicklung von Komponenten zur Integration in die Leitwarte/das vK

AP 5: Echtzeitbetrieb

11

12

ERGEBNISSE DES PROJEKTES

13

3. bis 10. Januar 2014

Stromnetzmodell

Stromnetzmodell/Gasnetzmodell und Validierung

Modellierung und Validierung sind abgeschlossen

Gasnetzmodell

14

PtG-Modell

• Testlauf in der Gesamt-simulationsumgebung durch Kopplung mit Häusermodell

• anschließend Optimierung

und Integration in die Gesamtsimulation

15

Häusermodell

• Verbindung Gasnetz <–> Gebäude <–> Stromnetz wird hergestellt. • Erfassung aller 3.750 Häuser

• Für alle Gebäudetypen (EFH, MFH, GMFH, RHE, RHM) ist die Anzahl und die durchschnittliche Fläche verfügbar

*

* CHP = combined heat and power (Kraft-Wärme-Kopplung, KWK)

16

Gebäudeclusterung der Stadt Kirchheimbolanden

• Erfassung aller 3.750 Gebäude in KIBO

• Gebäudeclusterung • Wärmeverbräuche ermittelt • Energieeffizienzpotenziale erfasst

18

Wärmebedarf der Wohngebäude nach Gebäudetypen

19

Versuchsapparatur der PtG-Anlage am KIT und 3PM-Modellierung

• PtG-Anlage ist modelliert, modifiziert und ausgelegt

• stationärer und dynamischer Betrieb der Versuchsanlage

• Betriebszustände sind validiert

Flexibilitätsbetrachtungen

Flexband 1 (unstetig) Flexband 2 stetig mit vK

vK = virtuelles Kraftwerk

Unstetiges Flexibilitätsband – Tagesdarstellung Stetiges Flexibilitätsband - Tagesdarstellung Anlagenflexibilität verrechnet mit Gesamtverbrauch Unternehmen Anlagenflexibilität verrechnet mit Gesamtverbrauch Unternehmen

Einfamilienhaus

Mehrfamilienhaus

WÄRMEPUMPE

Feldversuchsanlagen

Kita Ritten

Kreisverwaltung Kirchheimbolanden

BLOCKHEIZKRAFTWERK

21

Netze: intelligent verschaltetes Energiesystem

22

KWK

Optimierte Regelung des Gesamtenergiesystems

23

Strom-Leistungsbilanz (Kirchheimbolanden): EE-Stromerzeugung / Stromverbrauch ohne Power-to-Gas

24

25

Strom-Leistungsbilanz (Kirchheimbolanden): Integration 1 MW-PtG-Anlage

26

Strom-Leistungsbilanz (Kirchheimbolanden): Integration 10 MW-PtG-Anlage

27

Strom-Leistungsbilanz (Kirchheimbolanden): Integration 20 MW-PtG-Anlage

28

Benötigte Leistung der PtG-Anlage bei steigender dezentraler Stromversorgung

29

Zusammenfassung und Ausblick:

• Reduzierter Austausch von elektrischer Energie zwischen Übertragungsnetz und Verteilnetz ist möglich (aber Energiespeicher notwendig).

• Die Wärme muss bei der Energiewende stärker beachtet werden.

• Die intelligente Informations- und Kommunikationstechnik muss verbessert werden.

• Ein Echtzeitbetrieb ist möglich.

Weiterführendes Projekt: RegEnZell

30

Filme zum Projekt RegEnKibo

KIBOenergy: erneuerbare Energien, regional & effizient

www.meine-e-rp.de /region/kiboenergy-im-film-erklaert/

KIBOenergy: Meilenstein in der Energiewende

www.meine-e-rp.de /region/kiboenergy-meilenstein-in-der-energiewende-2/

Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!

21. Energietag Rheinland-Pfalz 30.08.2018

Prof. Dr. Peter Missal