Zukunftswerkstatt 1: Präsentation Kühnert TU Chemnitz

Fallstudie: Elektromobilität – Vertiefung Geschäftsmodell Lastmanagement

Fakultät Elektrotechnik und Informationstechnik Professur Energie- und Hochspannungstechnik

19.06.2012 „Energetische Wertschöpfungspotenziale von Großspeichersystemen“

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Dipl.-Ing. David Kühnert

TU Chemnitz

Professur für Energie- und Hochspannungstechnik

0317/531-39939

[email protected] 19.06.2012

Energetische Wertschöpfungspotenziale von Großspeichersystemen




Energieautarkie

Aktuelle Energiesituation

Speichervarianten

Zusammenfassung

Gliederung

1) Energieautarkie – Was ist das eigentlich?

2) Aktuelle Energiesituation Ferropolis

3) Bewertung möglicher Speichervarianten

4) Zusammenfassung

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Energieautarkie


Speichervarianten

Zusammenfassung

Energieautarkie – Was ist das eigentlich?

• „Autark“ bedeutet unabhängig !

• Aber welcher Zeitraum ist gemeint?

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Varianten einer autarke Energieversorgung Bilanz-bezug

Leistungsorientiert Energieorientiert

Variante 1

Inselnetz/ Eigenerzeugung

2 Bedarfs-gerechte/ Zeitgleiche Versorgung

3 Eigenerzeugung

entspricht Jahresverbrauch

4 Deutschland-/Europaweite Optimierung

Bilanz-raum

Halbinsel Ferropolis



EnviaM-Gebiet Sachsen 50 Hertz-Regelzone

Deutschland Europa




Energieautarkie


Speichervarianten

Zusammenfassung

Energieautarkie – Was ist das eigentlich?

4

Grad der Autarkie

Variante I Inselnetz

Variante II

Bedarfsgerechte,

zeitgleiche

Versorgung

Variante III

Ausgeglichene

Jahresenergie-

bilanz

Variante IV

Deutschland-/

Europaweite

Optimierung

Kein Anschluss ans

Verbundnetz Verbindung zum

Verbundnetz

Verbindung zum

Verbundnetz

Verbindung zum

Verbundnetz

Eigenversorgung Keine Leistungsflüsse

mit Verbundnetz

Eigenerzeugung

=

Jahresverbrauch

Optimale Platzierung

dezentraler Erzeuger

Deutschland-

/Europaweit




Energieautarkie


Speichervarianten

Zusammenfassung

Gliederung




4) Zusammenfassung

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Energieautarkie


Speichervarianten

Zusammenfassung

Aktuelle Energiesituation Ferropolis

• Häufigste Jahreslast < 100 kW

• Spitzenlast ca. 1 MW ... 10faches der häufigsten Last

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Energieautarkie


Speichervarianten

Zusammenfassung


• An nur 2 Wochenenden im Jahr Spitzenlast

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Fast gesamter Elektroenergieverbrauch an Festival-Tagen!




Energieautarkie


Speichervarianten

Zusammenfassung


• Relativ gleichmäßiger auf den Tag verteilter Lastverlauf

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Energiebedarf zu Spitzenlastzeiten: 80.000 kWh

Eigene Energieerzeugung mit PV-Anlage: 170.000 kWh im Jahr




Energieautarkie


Speichervarianten

Zusammenfassung

Gliederung




4) Zusammenfassung

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Bewertung möglicher Speichervarianten

- Zwingend notwendig: Speicherbedarfsermittlung!

- Auswahl Speichertechnologie

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Quelle: Sauer (Aachen)-übersetzt

kWh MWh GWh TWh

Installierte Speicherkapazität

10 ms

1 s

1 Minute

1 Stunde

½ Tag

1 Woche

1 Monat

1 Jahr

10 W 1 kW 100 kW 10 MW

1 GW

100 GW0,01

1

100Typ

isch

e En

tlad

un

gsze

it

Spez

ifis

che

Leis

tun

g [k

W/k

Wh

]

Installierte Leistung

I

II

III

IVV VI

VII

VIII

I – Kondensatoren, SpulenII – SuperCaps, SchwungradspeicherIII – BatterienIV – Redox-Flow-BatterienV – Druckluft-SpeicherVI – PumpspeicherkraftwerkeVII – Druckwasser-SpeicherVIII – Wasserstoff-Speicher

Energieautarkie


Speichervarianten

Zusammenfassung




Bewertung möglicher Speichervarianten

• „Festival-Speicher“

- Ein Speicher nur für das Festival

- Langzeitspeicherung ... Nur elektro-chemisch möglich ... Wasserstoff

- Hauptsächlich ungenutzt

• „Netzspeicher“

- Speicherauslegung in Kooperation mit Netzbetreiber

- Dynamische Speicherung je nach Netzsituation

- Zu Veranstaltungen ausschließliche Eigennutzung

• „Regelspeicher“

- Großer Batteriespeicher

- Teilnahme am Regelenergiemarkt ... Zusätzliches Geschäftsfeld

- Weitere Energieerzeugungsanlagen in „virtuelles Kraftwerk“ integrierbar

- Zu Veranstaltungen ausschließliche Eigennutzung

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Energieautarkie


Speichervarianten

Zusammenfassung




Energieautarkie


Speichervarianten

Zusammenfassung

Gliederung




4) Zusammenfassung

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Energieautarkie


Speichervarianten

Zusammenfassung

Zusammenfassung

• Derzeit ist bereits eine energetisch-bilanzierte Autarkie gegeben!

• Für eine leistungsorientierte Autarkie ist Speicher

empfehlenswert!

• Entscheidung für eine Speichervariante!

• Speicher-Technologie: Elektrochemische Speicherung

– Batteriespeicher

– Elektrolyse-Wasserstoffspeicher-Brennstoffzelle

• Speicherdimensionierung ... Das können wir!

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Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!

Dipl.-Ing. David Kühnert Technische Universität Chemnitz Fakultät Elektrotechnik und Informationstechnik Professur Energie- und Hochspannungstechnik Tel.: 0371 531-39939 Email: [email protected]




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