dezentrale kraftwärmekopplung als baustein der städtischen … · 2016-09-12 · die...
TRANSCRIPT
12.06.2013 1
Dezentrale Kraftwärmekopplung als Baustein der städtischen
Energieversorgung
Ein Vortrag von Dr. Jakob Sierig, Geothermiekontor GmbH
12.06.2013 2
Die Zukunft der Energie ist dezentral
• Vergangenheit:
400-500 Großkraftwerke versorgen Deutschland mit Strom
• Zukunft:
Millionen dezentraler und fluktuierender Erzeuger und Speicher
(schon heute 1,3 Millionen Klein-Kraftwerke)
Stromerzeugung mit Wärmespeicher
Wärme für das Haus wird gespeichert
Strom für alle produziert
Intelligente Steuerung
� Schwarmstrom kann nur erzeugt werden, wenn im Haus Wärme benötigt wird oder in den Speichern aufgenommen werden kann
� Wärmebedarf des Kunde hat Vorrang und ist zu jederzeit gedeckt
Konzeptbeschreibung „ZuhauseKraftwerk“
Seite 3
4
Das BHKW spart Energie
4
Quelle: www.asue.de
12.06.2013 5
Vermeidung von CO 2 durch BHKW
• 100 MWh Strom durch Kohle:
Ca. 100 Tonnen CO2
• 156 MWh Wärme mit Erdöl:
Ca. 50 Tonnen CO2
• 100 MWh Strom mit BHKW:
Ca. 20 Tonnen CO2
• 156 MWh Abwärme mit BHKW:
Ca. 30 Tonnen CO2
• ca. 150 Tonnen CO 2 • ca. 50 Tonnen CO 2
Umstieg von Kohlestrom und Erdöl zu dezentralen Gas-BHKW reduziert
CO2 - Emissionen um 2 Drittel!
Merit-Order-Effekt zur Zeit größtes Problem
6
Mechanismus der Leipziger Strombörse lässt „billige “und„träge“ Kraftwerke am längstem im Netz. Die „teuren“ regelbaren Kraftwerke werden zuerst ab geschaltet
Que
lle: W
ikip
edia
12.06.2013 7
Schwarmstrom
Viele kleine zentral gesteuerte BHKWersetzen wenige Großkaftwerke
12.06.2013
SchwarmStrom ist flexibel
Seite 8
Regelfähigkeit „SchwarmStrom“ aus virtuellem Kraftwer ksverbund
Netz & Erzeugung gestern
• Überwiegend zentrale Kraftwerke
• Wenige nicht steuerbare Erzeuger (Erneuerbare)
• Bedarf und Erzeugung stimmten überein
Zeit
elek
tr. L
eist
ung
Bedarf = Erzeugung
12.06.2013 9
• Trotz hoher, nicht beeinflussbarer Erzeugung (Wind, PV) kann der Bedarf durch viele dezentrale, steuerbare Kapazitäten (Erzeuger, Speicher) gedeckt werden
• Energie wird da erzeugt, wo sie benötigt wird, so dass die Netze entlastet werden
Netz & Erzeugung morgen
Zeit
elek
tr. L
eist
ung
Bedarf
Erzeugungnicht steuerbar
+
--
+
--
gesteuerte Einspeisung
Speicherung, gesteuerte Lasten
12.06.2013 10
Die neue Energiewelt
Erneuerbare Energien
Grundlast
Zeit (h)
Leis
tung
(M
W)
Grundlast
Erneuerbare Energien
Elektrizitätsnachfrage im Netz
Grundlast
12.06.2013 11
Von zentral zu dezentral:
� Altes System: 500 Großkraftwerke versorgen Deutschland mit Strom
� Neues, dezentrales System:Millionen dezentraler und fluktuierender Erzeuger (Photovoltaik, Wind) und Speicher – schon heute 1,5 Mio. dezentrale Klein-Kraftwerke!
• Hohe Preise nur noch erzielbar, wenn Wind nicht weht; Sonne nicht scheint.
• Kurzfristige Märkte (Spot-, Intraday- und Regelenergie) werden wichtiger. Hierfür sind flexible, schnell steuerbare Kraftwerke erforderlich.
• Sichere Versorgung und Netzstabilität
Zeit (h)
Leis
tung
(M
W)
Elektrizitätsnachfrage im Netz
Erneuerbare Energien
Grundlast
Grundlast-Kraftwerke (Atom, Kohle) sind nicht flexibel genug, um die fluktuierenden erneuerbaren Energien zu ergänzen
Konzept des SchwarmStroms .
Vernetzung dezentraler Einheiten zum Ausgleich von Angebot und Nachfrage.
Die LichtBlick-Lösung: SchwarmStrom
SchwarmStrom• Leistet eine bedarfsgerechte Steuerung
dezentraler Erzeuger, Speicher und Verbraucher
• Ergänzt schwankende Stromeinspeisung aus erneuerbaren Energien
• Sichert Versorgung und Netzstabilität• Optimiert wirtschaftliche Erlöse
Kapazitätsmanagement im Schwarm:• Steuerung und Vernetzung durch
Energiehandel von LichtBlick• Optimierung z.B. nach Strompreis,
Regelenergieanfrage oder lokalem Netzbedarfe (Smart Grid)
12.06.2013 13
SchwarmStrom aus ZuhauseKraftwerken
ZuhauseKraftwerk
� Erstes SchwarmStrom-Projekt ist das ZuhauseKraftwerk
� Ziel: 100.000 dezentrale ZuhauseKraftwerkemit einer Gesamtleistung von 2.000 Megawatt
� Gelungener Markteinstieg: 1000 ZuhauseKraftwerke in den Markt gebracht, 750 bereits installiert und in Betrieb genommen
Markt
� Vielzahl sanierungsbedürftiger Heizungsanlagen in Deutschland
� Beispielsweise: Mehrfamilienhäuser, kleine Gewerbetriebe, öffentliche Gebäude, Schulen, Kitas, kleine Hotels, Sanatorien, Pflegeheime und Kirchen
� Ab 70.000 kWh Wärmeverbrauch pro Jahr
14
12.06.2013 15
- Stuttgart hat sehr viele mittelgroße Gebäude mit alter Ölheizung o. ä.
- Das Gasnetz von Stuttgart ist sehr gut ausgebaut
Stuttgarts Infrastruktur ist ideal für ein Schwarmstromkonzept
- Das Fernwärmenetz ist nur rudimentär vorhandenund nicht einfach zu erweitern
Stuttgart ist ideal für SchwarmStrom
Der SchwarmDirigent.
Das Betriebssystem für die Energiewende.
Das Betriebssystem der Energiewende
Der LichtBlick SchwarmDirigent
� ... vernetzt dezentrale Erzeuger, Speicher, Lasten und Netze mit dem Energiehandel und der technischen Betriebsführung
� … optimiert die Wirtschaftlichkeit aller Systeme
� … profitiert vom Energie- und IT-Know-HowLichtBlicks (Handel, Massendatenver-arbeitung, Entwicklung integrierter Systeme)
� … ist bei LichtBlick bereits vollständig in die IT-Landschaft (CRM, Abrechnung, Netz) integriert
17
18
Funktionalitäten des SchwarmDirigenten
Technische Betriebsführung, Verwaltung� Verwalten von Kunden, Anlagen
� Monitoring der ZuhauseKraftwerke („SchwarmStrom-Ready“)
� Fernwirkung auf die Anlagen
Steuerung� Ansteuerung der Anlagen durch Import von Betriebsplänen
Optimierung� Optimierung der Anlagen nach innovativen und wirtschaftlichen Verfahren
Vermarktung� Vermarktung des erzeugten Stroms
Pooling� Zusammenfassung und Optimierung von verschiedenen Anlagen
Schnittstellen� Integration von Fremd-Systemen/Prozessen
Weitere Leistungen� Abrechnung, Wechselprozesse, Marktkommunikation
Struktur des SchwarmDirigenten
Anl
agen
verw
altu
ng
Mes
sdat
enve
rwal
tung
Mod
ul R
egel
ener
gie
Mod
ul S
mar
t Grid
Mod
ul S
potm
arkt
Mod
ul E
lekt
rom
obili
tät
Anlagen-Kommunikation
Allgemeine Optimierung
Ger
äteh
isto
rie
War
tung
/ E
ntst
örun
g
…
EinspeisungFüllwerte WärmespeicherZustandsdatenAlarme
LadestromFüllstand AkkuZustandsdatenAlarme
ErzeugungAbschaltungZustandsdatenAlarme
NetzbetreiberNetzbetreiber
ZuhauseKraftwerkZuhauseKraftwerkLadestation
E-MobilLadestation
E-MobilRegenerative
AnlagenRegenerative
Anlagen
StrombörseStrombörse
WetterdatenWetterdaten
Energiehandels-systemeEnergiehandels-systeme
CRM / BillingCRM / Billing
Warenwirtschaft / Service-SystemeWarenwirtschaft / Service-Systeme
Netznutzung /Versorgerwechsel
Netznutzung /Versorgerwechsel
EDMEnergiedatenmanagementEDMEnergiedatenmanagement
+
--
Mod
ul In
trad
ay
19
Technische Betriebsführung
20
� Monitoring des gesamten SchwarmStrom-Kraftwerks auf einen Blick…
� Monitoring von beliebig aggregierbarenAnlagen (Baureihen, Netzgebiete, Regelzonen) bis zum Einzelgebäude…
� …und den einzelnen ZuhauseKraftwerkeninnerhalb der Gebäude…
� …und einzelnen Sensoren innerhalb der ZuhauseKraftwerke
Umfassende Monitoring-Möglichkeiten des LichtBlick SchwarmDirgienten
Optimierung des ZuhauseKraftwerks
� Tägliche Berechnung einer Strompreis-prognose für die nächsten 72 Stunden
� Tägliche Berechnung von Wärmelast-prognosen für jeden ZuhauseKraftwerk-Standort (Kunde) auf Basis von aktuellen Witterungs- und Verbrauchsdaten
� Berechnung einer preisoptimierten Fahrweise der ZuhauseKraftwerke: Betrieb des ZuhauseKraftwerks möglichst nur zu den teuersten Stunden des Tages (bei gleichzeitiger Sicherstellung der Wärmeversorgung)
� Übersendung der Betriebspläne an alle ZuhauseKraftwerke
� Vermarktung der am Folgetag erwarteten Stromeinspeisung der ZuhauseKraftwerke am Spotmarkt
schwarz: Strompreisprognosegelb: Speicherfüllstandrot: Ist-Wärmeverbrauchgrün: Wärme- und Stromerzeugung
21
Erfolgsfaktoren BHKW Markt.
BHKW im Wandel der Märkte
Vermarktung von BHKW -Strom in der „alten“ Welt
• Klassischer BHKW-Einsatz: Wärmegeführt; Koppelprodukt Strom zur Eigennutzung, Überschussmenge wird eingespeist – Zusatzvergütung gemäß KWKG
• Vorteil heute: Stromnutzung „gegen vermiedenen Bezug“ ist attraktiv(steigenden Endkunden-Strompreis und Befreiung von Netzentgelten, Konzessions- und EEG-Abgabe, Steuer etc.)
• Risiken: Sinkende Erlöse aus dem KWKG-Regime durch fallende Großhandelspreis
Zunehmender Ausbau der Erneuerbaren gefährdet Privilegien der Eigenstromnutzung (siehe aktueller Altmeier-Vorstoß).
���� Klassische BHKW-Geschäftsmodelle sind durch Markten twicklungen und Änderung des Regulierungsrahmens gefährdet
23
Vermarktung von BHKW -Strom in der „neuen“ Welt
• Intelligenter BHKW-Einsatz: Optimierung der Einsatzweise unter Berücksichtigung aller Erlöspotenziale (Eigenstromnutzung und Vermarktung) und Regulierungsregime (KWKG/EEG)
• Vorteile: Höhere Erlöse durch Teilnahme am Spot- und Intradaymarkt und zeitliche Verlagerung der Stromerzeugung in „teuer Stunden“
Nutzung Erlös-Potentiale im Regelenergiemarkt.
EEG-Verstromung durch den Einsatz von Biogas,
• Voraussetzung: Flexibilisierung der Stromerzeugung durch größere Wärmespeicher und Anbindung des BHKW an ein Einsatzoptimierungs-Tool
� Integration der BHKW in die Energiewirtschaft ist d er Schlüssel zum Erfolg!
24
12.06.2013 25
BHKW: Einsatzfelder und Optimierung
Erlöse
Eigenstromanteil 0% 100%50%
KWKGKWKG
EEG
SchwarmStrom-Optimierung
� Ein Konzept mit Schwarmstromkraftwerken kann indiv iduell auf Einsatzfelder und Marktsituationen angepasst we rden.
Erlöse abhängig von Privilegierung
der Eigenstromnutzung
26
Ein ZuhauseKraftwerk, das es in sich hat
26
Das ZuhauseKraftwerk
• Einziges industriell in Serie produzierte BHKW (VW Werk Salzgitter), Kosten und Qualitätsvorteil
• hocheffiziente Technologie von Volkswagen
• preiswertestes Blockheizkraftwerk seiner Leistungsklasse (36kWth / 20kWel)
• kostengünstige Wärmeversorgung
• Primärenergiefaktor ab 0,459
• alle ZuhauseKraftwerke werden „SchwarmStrom-Ready“ ausgeliefert
• CO2-Ersparnis von 60 bis 100 Prozent
12.06.201327
Ein ZuhauseKraftwerk, das es in sich hat
12.06.2013 28
Vielen Dank für
Ihre Aufmerksamkeit
Dr. Jakob Sierig, Geothermiekontor GmbH
Paul-Dietz-Str. 272072 Tübingen
Tel.: 07071/942850Web.: www.geothermiekontor.de