close

Anmelden

Neues Passwort anfordern?

Anmeldung mit OpenID

Fraunhofer IWES, Herr Uwe Holzhammer - Netinform

EinbettenHerunterladen
Herausforderungen und Chancen für Akteure der
Energiewirtschaft bei der Transformation des
Energiesystems
Fachtagung : Wegbereiter der Energiewende
TüV SÜD Industrie Service GmbH
München, Dienstag, 21. Oktober 2014
Uwe Holzhammer, Gruppenleiter Bedarforientierte Energiebereitstellung
Fraunhofer IWES, Kassel, Deutschland
Fraunhofer IWES Kassel
Bereich Energieverfahrenstechnik
Abteilung Bioenergie-Systemtechnik
Themenschwerpunkte:
 Biogasanlagentechnik (mit eigener Versuchsbiogasanlage)
 effiziente Biogasverwendung (z.B. Mikrogasturbine, BHKW)
 Biogasaufbereitungstechnik und Verfahren
 Biogaseinspeisung in das Erdgasnetz
 Erneuerbares Gas als Kraftstoff
 CO2-Versorgung zur E-Gasproduktion (Power-to-Gas)
 bedarfsorientierte Energiebereitstellung
Gasspeichertechnik, Automatisierung und Anlagensteuerung,
Fütterungsmanagement, bedarfsgerechte Biogasproduktion, Wärmebereitstellung
Dienstleistung:
 Unabhängige Beratung, Konzeptentwicklung, Wirtschaftlichkeitsanalysen,
 Produktentwicklung (Optimierer Stromvermarktung, Gasspeichermanager, Fütterungsmanager),
 Szenarienentwicklung, unabhängige Vergleichsanalysen und Bewertung,
 Studien (für Unternehmen, kommunale Stadtwerke und Politik)
• Der energiewirtschaftliche Rahmen
• Die Energiewende ist auf dem Weg und sucht Begleiter
• Was verändert sich gerade?
• Chancen und Risiken für Unternehmen der Energiewende
• Vision und Fazit
VORTRAGSSTRUKTUR
ENERGIEWIRTSCHAFTLICHER
RAHMEN – FOKUS STROM
Das Energieversorgungssystem soll:
 eine hohe Versorgungssicherheit gewährleisten
(geregelt seit 1935 im EnWG)
Energieversorgung: hohe Versorgungssicherheit
Mittellast
Spitzenlast
BackUp




6
Regionale Monopole
Verbinden einzelner Netzinseln
Aufbau von enormem Kapazitäten
kein Wettbewerb
Grundlast
Das Energieversorgungssystem soll:
 eine hohe Versorgungssicherheit gewährleisten
 die Versorgung kosteneffizient vollziehen (seit 1998, durch
Liberalisierung des Strommarktes, Änderungen im EnWG)
 Erzeugung wird von Transport getrennt (Unbundling)
 Strompreise werden (z.T.) an der Strombörse gebildet -> Wettbewerb
Kosteneffiziente Versorgungssicherheit – bedeutet
Überkapazitäten abbauen
 Abbau redundanter
Erzeugungskapazitäten
 neue Akteure organisieren sich
 Konsolidierung dauert an.
9
…. und auch eine bessere Nutzung der technischen
Möglichkeiten eines Verbundnetzes.
 Das (Verbund-)Stromnetz wird
effizienter zur Gewährleistung
der Versorgungsicherheit
eingebunden
10
Ergebnis: Versorgungssichere und kosteneffiziente
Stromversorgung … mit hohen CO2 Emissionen!
Systemdienstleistungen:
 Regelleistung
 Blindleistung
 Netzwiederaufbau
 Kurzschlussstrom
11
Das Energieversorgungssystem soll:
 eine hohe Versorgungssicherheit gewährleisten
 die Versorgung kosteneffizient vollziehen
 mit geringen Umweltbelastungen umgesetzt werden
(Zukunft: nahezu CO2 Neutral)
 Dezentrale erneuerbare Erzeugung, z.T. nicht abgestimmt mit Bedarf
(insbesondere EEG 2000, ff)
 Verteuerung der Brennstoffe mit hohem CO2 Ausstoß
(Einführung des Emissionshandels)
EE-Anlagen werden hinzugebaut, Kostenmechanismus für
CO2-Emissionen werden eingeführt




14
hohe EE-Ausbaudynamik
neue Akteursvielfalt ,
mehr Angebot: fallende Preise
konv. Kraftwerkskapazitäten in
betriebswirtschaftlichen
Schwierigkeiten
Das zukünftige Energieversorgungssystem soll im optimalen
Maße die Aspekte des energiewirtschaftlichen Dreiecks
berücksichtigen:
WAS HEIßT DAS NUN – DIE
ENERGIEWENDE IST AUF DEM WEG?
80%
Weg der Energiewende
Über
28 %
Strombedarf und Stromversorgung (fEE + restliche Kraftwerke)
100
90
Rot: Last
(Strombedarf)
80
70
Leistung [GW]
Weiß:
restliche Last
(Residuallast)
Geothermie
Holz-/Müll-HKW
Wasserkraft
Onshore-Wind
Offshore-Wind
Photovoltaik
Last
Import/Export
60
50
40
30
20
Farbig: EEErzeugung
10
0
-10
Tag
25/09
27/09
29/09
01/10
Tag/Monat
Quelle: Fraunhofer IWES Norman Gerhardt
20
03/10
05/10
07/10
Strombedarf und Stromversorgung (fEE + restliche Kraftwerke)
100
Geothermie
Holz-/Müll-HKW
Wasserkraft
Onshore-Wind
Offshore-Wind
Photovoltaik
Last
Import/Export
90
80
70
Leistung [GW]
Diese
Strommengen
aus Wind und
Sonne werden
der
Strombörse
„notfalls“ zu
Null €
bereitgestellt.
60
50
40
30
20
10
0
-10
25/09
27/09
29/09
01/10
Tag/Monat
Quelle: Fraunhofer IWES Norman Gerhardt
21
03/10
05/10
07/10
WIE GEHT ES WEITER?
Status Quo: EE und konv. Stromversorgung
24
Der Zubau von fluktuierenden EE (fEE) führt zu einer weiteren
Reduzierung der konv. Versorgungskapazität.
25
Notwendige Eigenschaften der (residualen)
Erzeugungskapazität, um fEE effizient zu integrieren:
(Auswahl)
 große Reaktionsfähigkeit/Flexibilität der Erzeugungskapazitäten
(Bedarfsberücksichtigung)
 schnelle Reaktionszeiten von 5 bis 10 GW in 15 min
 geringere Volllaststunden im Jahr (von Anlagen die chemische Energieträger einsetzen)
 geringere CO2 Emissionen
 kosteneffizient
 Stromnetzstabilisierend / Stromversorgung absichern
 effiziente Nutzung von fEE-Strommengen
 Vermeidung von überschüssige fEE-Strommengen
Es gilt Flexibilität im Versorgungssystem sicher, kosteneffizient
und umweltfreundlich organisieren!
27
Flexibilität im Versorgungssystem:
28
-> FlexiBLACKBOX
Strom-Versorgung mit fEE (Wind, Sonne)
FlexiBLACKBOX übernimmt SDL und stellt z.T. Wärme bereit
29
fEE-Anlagen können zukünftig ebenfalls SDL bereit stellen, in
Ergänzung mit FlexiBLACKBOX Lösungen
30
Übersteigt die fEE-Erzeugung den Bedarf, dann nimmt die
FlexiBLACKBOX den „überschüssigen“ Strom auf …..
31
… und stellt gleichzeitig z.B. effizient Wärme bereit …..
32
… oder Wärme und Energie für Mobilität bereit ….
Energie für
Mobilität
33
… oder wieder Strom bereit, wenn kein Wind weht und keine
Sonne scheint.
34
FlexiBLACKBOX kann während dieser Zeit ebenfalls zur
effizienten Wärmeversorgung beitragen.
35
Relevante fEE-Anteile benötigen Flexibilität, die durch eine
hohe Anzahl an FlexiBLACKBOXen zur Verfügung gestellt
werden kann.
36
FlexiBLACKBOX und fEE-Anlagen müssen im virtuellen Kraftwerk
koordiniert werden.
Unternehmen
der
Energiewende
betreiben
virtuelle
Kraftwerke
37
Die FlexiBLACKBOX
WAS STECKT NUN DAHINTER?
Beispiel: FlexiBLACKBOX am Erdgasnetz: Standartauslegung
Standartauslegung
40
Beispiel: FlexiBLACKBOX am Erdgasnetz: Standartauslegung
Standartauslegung
41
Beispiel: FlexiBLACKBOX am Erdgasnetz: Flexible Auslegung
 zusätzliche BHKW Leistung
 zusätzliche
Wärmespeicherkapazität
 stärkere nutzen der
vorhanden Erdgasspeicher
Flexible Auslegung
42
FlexiBLACKBOX: Flex-Erdgas-KWK + Wärmespeicher
Stromproduktion bei hoher Residuallast
Residuallastversorgung,
Wärmebereitstellung
und
Systemdienstleistung
SDL
43
Keine Stromproduktion wenn hohe Mengen PV Strom im Netz
sind, gleichzeitig werden Wärmesenken weiter versorgt!
44
…. Kombination mit PtH (Power to Heat) möglich und….
45
… können so überschüssige z.B. PV-Strommengen zur
Wärmeversorgung nutzen (SDL inklusive).
SDL
46
VISION
Mit Biomethan zusätzlich flexible BHKW-Anlagen versorgen,
und weiter CO2-Mengen einsparen!
Biogas aus organischen Abfällen und
Energiepflanzen
Biomethanspeicherung im
Erdgasspeicher, wenn hohe
fEE-Strommengen
vorhanden sind.
48
Zukunft: Die Biomethanproduktionsanlagen wird zur EEGasproduktionsanlage durch Kopplung mit Power to Gas!
- Kombination mit PtG
Kombination
mit PtG
49
Überschüssige fEE-Strommengen werden zu EE-Gas!
….wenn der
Wärmespeicher voll ist
50
Aus EE-Gas (aus Biomasse und überschüssigen fEE) wird wieder Strom und
Wärme wenn kein Wind weht und keine Sonne scheint!
SDL
52
Der Wert des Stroms
HERAUSFORDERUNGEN UND
CHANCEN
STROMERZEUGUNG, DIENSTLEISTUNGEN, INVESTITIONEN IN EINE UNGEWISSE ZUKUNFT
Es gibt viele Aufgaben für Unternehmen der Energiewende:
 EE-Strommengen und CO2-arme Strommengen
 Versorgungskapazitäten flexibel bereitstellen
 fEE in das Energiesystem integrieren
 Gewährleisten der Versorgungssicherheit
 Netzfrequenz stabilisieren
 Blindleistung bereitstellen
 Kurzschlussleistung sicherstellen
 Schwarzstartfähigkeit sicherstellen
 gesicherte Leistung aus EE erhöhen
 EE-KWK-Wärme bereitstellen
 Aufbau von zukunftsfähiger Infrastruktur
 erhöhen nationaler Versorgungssicherheit
56
Welchen Wert
werden diese
Produkte in
Zukunft haben?!
Chancen und Risiken für Unternehmen der Energiewende
Die Risiken bestehen hauptsächlich in der Offenheit des Prozesses und die
Gefahr auf das „falsche Pferd“ zu setzen. Welche FlexiBLACKBOX wird
sich durchsetzen?
Klar ist, dieser Prozess muss umgesetzt werden, dazu braucht es innovative
>> Unternehmen der Energiewende <<
57
FAZIT
Fazit
 Das Energiesystem seht vor großen Veränderungen. Es gilt alle
technischen Möglichkeiten intelligent miteinander zu verknüpfen um
kosteneffizient und klimaschonend, eine Stromversorgung mit hoher
Versorgungssicherheit zu realisieren.
 Strom aus Erdgas/Biogas/Biomethan/E-Gas weist ein hohes technisches
Potential an Gesamtflexibilität auf.
 Strom aus KWK ist generell eine kostenintensive effiziente bzw.
erneuerbare Stromquelle, die gezielt in Phasen mit geringen
Strommengen aus Sonne und Wind eingesetzt werden kann.
 Teile der fEE-Leistung können durch diese KWK-Anlagen abgesichert
werden.
 Der EE-KWK-Anteil kann durch die Flexibilisierung an der
Wärmeversorgung erhöht werden und einen weiteren Beitrag zur CO2Minderung leisten.
Fazit
 Zukunftsfähige Infrastruktur wird etabliert (Wärmenetze und
Wärmespeicher, BHKW-Technik, Erdgasnetzanschlüsse, CO2-Quellen).
 Positiver Einfluss auf die nationale Versorgungssicherheit
 Offen ist allerdings noch, welchen Wert die positiven Eigenschaften zur
Versorgungssicherheit in Zukunft mit hohen Anteilen an fEE haben
werden.
 Eine sichere und stabile Stromversorgung in Deutschland, mit sehr
hohen Anteilen an erneuerbaren Quellen ist in Zukunft technisch
möglich, wenn erneuerbare Erzeugung, Flexibilität, Speicher und
Backupkraftwerke mit erneuerbarem Gas intelligent zusammenwirken.
 Die Energiewende braucht Wegbegleiter!
Einige der Aspekte wurden im Rahmen von Untersuchungen über das vom BMWi im Rahmen der
Querschnittsforschungsförderung unterstützten Projekt OptiKoBi² (FKZ 0325326 ) vorgenommen!
Vielen Dank für die Förderung!
Ebenso werden einzelne Teilaspekte mit Unternehmen gemeinsam mittels angewandter Forschung
in den betriebswirtschaftlichen Alltag gebracht. Auch hier vielen Dank für das Vertrauen.
Vielen Dank für Ihre geschätzte Aufmerksamkeit!
Ich freue mich auf Ihre Fragen und die Diskussion.
Kontakt:
Dipl. Ing. (FH) Uwe Holzhammer
uwe.holzhammer@iwes.fraunhofer.de
0561-7294 439
Gruppenleiter: Bedarfsorientiere Energiebereitstellung
Abteilung: Bioenergie-Systemtechnik
Fraunhofer-Institut für Windenergie und Energiesystemtechnik IWES
Königstor 59, 34119 Kassel
Document
Kategorie
Technik
Seitenansichten
5
Dateigröße
1 934 KB
Tags
1/--Seiten
melden