WindGas und smarte Netze in Norddeutschland · Jörg Rudat (E.ON Hanse AG) 18. Juni 2014 . E.ON...
Transcript of WindGas und smarte Netze in Norddeutschland · Jörg Rudat (E.ON Hanse AG) 18. Juni 2014 . E.ON...
E.ON Hanse Gruppe
WindGas und smarte Netze in Norddeutschland –
Lösungsansätze für die Energiewende
Ein Vortrag für die 9. International Hydrail Conference Neumünster
Jörg Rudat (E.ON Hanse AG)
18. Juni 2014
E.ON Hanse Gruppe
Inhalt
1. Wer sind wir?
2. Hintergrund
3. Smart Grid Pellworm
4. WindGas
5. Wasserstoffeinspeisung
6. Fazit
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E.ON Hanse Gruppe
1. Wer sind wir? – Die E.ON Hanse Gruppe
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50.000 km Stromnetz und 27.000 km
Erdgasnetz
Dezentrale KWK-Strom- und Wärmeerzeugung
EEG- und technische Dienstleistungen
Stadtwerke-Beteiligungen
Gesellschafter Aufsichtsrat
E.ON
Beteiligungen GmbH
alle 11 schleswig-
holsteinischen
Kreise
Arbeit-
nehmer
2 Mrd. € Umsatz
1.900 Mitarbeiter
über 200 Auszubildende
170 Mio. € Investitionen p.a.
68,03 %
31,97% 10
5
5
Unsere Netzbetreiber:
Strom und Erdgas in SH Erdgas in HH Erdgas in MVP
E.ON Hanse Gruppe
Strom- und Gasnetze Beteiligungen,
Dienstleistungen,
Wasser
E.ON Hanse AG, Quickborn
> 200 kommunale Mitgesellschafter
25,1% Gesellschafter FHH
WEW
Gasnetz Mecklenburg-Vorpommern
Wärme,
dez. Erzeugung,
EEG-Erzeugung
1. Wer sind wir? – Struktur der E.ON Hanse Gruppe
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E.ON Hanse Gruppe
Helgoland Netzcenter
Netzservice
Center
Netzleitstellen
Speicher
Zentrale
Ostholstein
Plön
Segeberg
Stormarn
Herzogtum
Lauenburg
Steinburg
Pinneberg
Dithmarschen Rendsburg- Eckernförde
Schleswig- Flensburg
Husum
Schuby
Süderbrarup
Niebüll
Wyk
Fockbek
Rönne
Pönitz Meldorf
Plön
Dägeling
Bad
Segeberg
Kaltenkirchen
Ahrensburg
Tiefstack
Altona
Hittfeld
Quickborn Uetersen
Reitbrook
Nordfriesland
Rendsburg
Gägelow
Wittenburg
Kraak
Bützow
Greifswald
Neumünster
Schwarzenbek
1. Wer sind wir? – Versorgungsgebiet
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H2 Einspeisung
Klanbüll/ Neukirchen
Smart Region
Pellworm
Power to Gas
Hamburg
Power to Gas
Falkenhagen
Hamburg
E.ON Hanse Gruppe
2. Hintergrund – Energiepolitische Zielvorgaben
Energiekonzept der Bundesregierung auf Basis der EU-Vorgaben
Stromquote aus erneuerbaren Energien
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Klimaschutz
Wirtschaftlichkeit Versorgungssicherheit
Einfluss-
größen
Neue
Technik
Politik-
rahmen
Markt
EE
Klima
2020 35%
2050 80%
E.ON Hanse Gruppe
2. Hintergrund – Zubau der EE in S-H geht weiter
7
3.800
650
550
700
3.000 8.600
0,000
1,000
2,000
3,000
4,000
5,000
6,000
7,000
8,000
9,000
Ende 2010 2011 2012 2013 2014-2016 Gesamt
Biomasse
PV
Wind
Installierte Leistung
(MW) 9.000
8.000
7.000
6.000
5.000
4.000
3.000
2.000
1.000
Zubau insb. durch
Ausweisung neuer
Windeignungsflächen
Biomasse Photovoltaik Wind
E.ON Hanse Gruppe
2. Hintergrund – Stromnetze im Wandel
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alte Netzstruktur
zentrale Lieferung
zukünftige Netzstruktur
dezentral / bidirektional
HöS
HS
MS
NS
S
p
e
i
c
h
e
r
Smart
Grids
E.ON Hanse Gruppe
3. Smart Grid Pellworm
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E.ON Hanse Gruppe
3. Smart Grid Pellworm – Projektziel
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E.ON Hanse Gruppe
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400 V-
Ortsnetz
(optional)
SCADA-System
Energie-Management-
System
400 V-Ortsnetz
3. Smart Grid Pellworm – Integration der Speicher
Wer darf welche Daten kennen?
E.ON Hanse Gruppe
3. Smart Grid Pellworm – Hybrides Speichersystem
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W [MWh]
Entladung POut [MW]
Aufladung PIn [MW]
„
„Stunden“-Speicher
„Stunden“-Speicher
„Minuten bis
Stunden“-
Speicher
„Minuten bis
Stunden“-
Speicher
„Stunden bis Tag“-Speicher
Verschiedene Speicher für unterschiedliche Anwendungen
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3. Smart Grid Pellworm
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Pellworm Lithiumspeicher 1,0 MW mit 0,5 MWh Containerschiff 15.000TEU 15,0 GW mit 7,5 GWH
35 deutsche Pumpspeicher 7,0 GW mit 40,0 GWh
Wir benötigen Langzeitspeicher
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3. Smart Grid Pellworm – Zusammenfassung
Vernetzung der Marktteilnehmer Erzeugung, Transport und Kunde
Prüfung der Alltagstauglichkeit von Speichersystemen wie Redox
Flow und Lithium Batterien sowie Windstromspeicherheizungen
Smarte Netztechniken wie regelbare Ortsnetztrafos
Middleware verbindet und regelt die unterschiedlichen
Prozessebenen
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Ziel:
eine stabile und kostenoptimierte
Energieversorgung aus erneuerbaren Energien
E.ON Hanse Gruppe
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E.ON Hanse Gruppe
4. WindGas – Umsetzung der Energiewende
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Erdgasveredelung durch Wasserstoff aus erneuerbaren Energien
Senkung der Importabhängig-keit von fossilen Energien
E.ON Hanse Gruppe
4. WindGas - volatile Verfügbarkeit von Wind & PV
erfordern die Lösung des Speicherproblems für Strom
8760 Verfügbarkeit in Stunden pro Jahr
Verteilungsfunktion der
Erzeugungsleistung
Load- management
Netzausbau
Absatzkurve
Netzkapazität
Rechteck =
Jahresarbeit
Installierte ( )
und verfügbare
Leistung der
Erneuerbaren
(Wind & PV)
Die Übertragungskapazität reicht
nicht mehr, kann aber auch nicht
schnell genug ausgebaut werden.
Möglichkeiten des Loadmanagement
sind ausgeschöpft.
Konventionelle Erzeugung wird
immer unwirtschaftlicher, ist aber
nicht verzichtbar.
Überproduktion: EE-Anlagen müssen
abgeschaltet und die nicht genutzte
Leistung muss entschädigt werden.
1
2
4
1
2
3
4
Problem-/Lösungsbeschreibung
Energiespeicherung:
Die „schiefe“ Verteilungsfunktion der
Verfügbarkeit von Wind & PV wird
„geglättet“. Es erfolgt eine zeitliche
Verschiebung in Schwachlastphasen.
5 3
5
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E.ON Hanse Gruppe
Elektrolysen Messtechnik
Pipeline-
anbindung
Stromübergabe
Elektrische Leistung: 2 MWel
Wasserstofferzeugung: 360 m³/h
Einspeisung in das Erdgasnetz der
ONTRAS
Inbetriebnahme voraussichtlich Q3/2013
Projekt der E.ON Gas Storage
Eckdaten
Automation
Ziele
Demonstration der Prozesskette
Optimierung des Betriebskonzepts
(variierende Windenergie und Einspeisung)
Nutzung von Windstrom zur Erzeugung
Erfahrungsgewinn bei:
Technik, Kosten, Genehmigung
Niederspannungs-
versorgung
4. WindGas – Pilotanlage in Falkenhagen
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E.ON Hanse Gruppe
Förderprojekt des BMVBS
Partner aus Wissenschaft / Industrie
Elektrische Leistung: 1 MWel (Stack)
Wasserstofferzeugung: 265 m³/h
Einspeisung in das lokale Erdgasnetz
Inbetriebnahme voraussichtlich 2014
Entwicklung der hoch effizienten
"Proton exchange membrane"
Electrolyse (PEM)
Feldtest und Erprobung in der E.ON
Energieinfrastruktur
Geschäftsmodellentwicklung
PEM-Elektrolyse
Stromversorgung
Besucherzentrum
M&R
EMSR
Fördermittelgeber & Partner
Ziele
Eckdaten
4. WindGas – Anlage Hamburg Reitbrook
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E.ON Hanse Gruppe
4. WindGas – Baustelle in Reitbrook
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E.ON Hanse Gruppe
4. WindGas – Fazit
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Verwertung von Überschussstrom und Umwandlung in regeneratives Gas
Das erneuerbare Gas kann verschiedenen Märkten zugeführt werden
Rückverstromung, Wärmemärkte, Industrie, Mobilität
Erfüllung von Netzdienstleistungen als steuerbarer Verbraucher
Einbindung in Smart Grids Konvergenz von Strom- und Erdgasnetz
Verbesserung der Ökobilanz von Erdgas, da CO2-freier Energieträger
volkswirtschaftlich empfehlenswert!! - Erdgas-Infrastruktur vorhanden - bestmögliche Nutzung des EE-Stroms
aber: ersetzt nicht den Stromnetzausbau
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5. Wasserstoffeinspeisung – Klanxbüll / Neukirchen
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Wasserstoffgewinnung Wasserstoffverteilung
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5. Wasserstoffeinspeisung – Test
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Ihr
Installateur
E.ON Hanse Gruppe
5. Wasserstoffeinspeisung – Projektschritte
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1 • Aufbau der Wasserstoff-Erdgas-
Mischanlage
2 • Jeder Gaskunde wird besucht, die Gasgeräte
werden vor Ort erfasst und vermessen
3 • Schrittweise wird die Einspeisung von
Wasserstoff erhöht: 2%; 4%, 6% … 10%
4 • Messung repräsentativer Heizanlagen und
Abschlussbesuch
5 • Zusammenfassung der Ergebnisse
in einem öffentlichen Bericht
6 • Projektlaufzeit: 2 Jahre
E.ON Hanse Gruppe
5. Wasserstoffeinspeisung - Klanxbüll/Neukirchen
160 Gaskunden
Pendelgaszone
Inselnetz mit einem Einspeisepunkt
Netzhydraulik
Betrieb der Gasgeräte
Abrechenbarkeit
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Power to Gas wird heute erforscht und getestet
wie wird aber der Wasserstoff vermarktet
E.ON Hanse Gruppe
5. Wasserstoffeinspeisung – Einspeisung in Toleranzen
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Schrittweiser Anstieg des
Wasserstoffanteils auf bis ca. 10%
Technischen Normen für:
- Gasqualität
- Gasgeräte
- Gasabrechnung
- Gas-Installation
(DVGW G 260/ G 262 DIN EN 437 /
SRG-Methode etc.) 7
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9
10
11
12
13
14
10 11 12 13 14 15 16
Wobbeindex Ws [kWh/m³]
Bre
nn
we
rt H
s [
kW
h/m
³]
Erdgas Holland-L
Erdgas Holland-L + H2
Erdgas Nordsee-H
Erdgas Nordsee-H + H2
Erdgas Russl.-H
Erdgas Russl.-H + H2d = 0,5
d = 0,75
L-Gas
H-Gas
15% H2
40% H2
15% H2
5% H2
5% H2
10% H2
10% H2
10% H215% H2
50% H2
5% H2
d = 0,55
20% H2
40% H2
50% H2
30% H2
20% H2
30% H2
20% H2
40% H2
30% H2
Grenzbedingungen nach DVGW G 260, H-Gas / Wasserstoff
Erfolgreiche Tests in NL mit 30 %
E.ON Hanse Gruppe
5. Wasserstoffeinspeisung – Zusammenfassung
Praxistest für die gesamte deutsche Gaswirtschaft:
Akzeptanz in der Bevölkerung
Beimischung von Wasserstoff bis zu 9,9 %
Verteilung im Erdgasnetz
Funktion von Gasgeräten
Messung und Abrechnung
Laboruntersuchungen belegen:
Hohe Betriebssicherheit für verschiedene Brennwertgeräte und
atmosphärische Gasgeräte sogar für Zumischraten von 30%
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Unser Ziel in 10 Jahren: 30 % H2 erreichbar??
E.ON Hanse Gruppe
6. Fazit – regionale Stellhebel
WENIGER Energie benötigen
MEHR aus Energie herausholen!
MEHR aus „heimischem Strom“
machen!
MEHR Kapazität in vorhandenen
Netzen nutzen!
MEHR erzeugten Strom vor Ort
nutzen und zum benötigten
Zeitpunkt bereit stellen!
Effizienz
Kraft-Wärme-Kopplung
Strom-Gas-Wärme- Integration
Netzinnovationen
Energiespeicher
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Es gibt viele Handlungsmöglichkeiten vor Ort
E.ON Hanse Gruppe
Stellhebel für die Energiewende Vielen Dank!
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