intégration des productions décentralisées: du projet au produit

Integration der dezentralen Produktion:

Erfahrungen aus dem Forschungsprojekt IRENE

(Integration regenerativer Energien und Elektomobilität)

Dr. Michael Fiedeldey | CTO | Allgäuer Überlandwerk GmbH, Kempten

Smart energy | What is the potential of the future?

THRID NATIONAL CONFERENCE

Domaine des Iles, Siom [VS]

Agenda

1. Ausgangssituation und Motivation

2. IRENE- Erfahrung aus einem Forschungsprojekt

3. PICTURE OF THE FUTURE und eine Einschätzung künftiger energiepolitischer Rahmenbedingungen und deren Auswirkungen auf die Branche

4. Zusammenfassung und Ausblick

Ausgangssituation und Motivation des AÜW

Entwicklung der installierten regenerativen Energien im Gebiet der AllgäuNetz

(Stand: 31.05.13)

Der Zubau der zurückliegenden Jahre im Allgäu……

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250

bis2001

2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013(Mai)

inst

allie

rte

Lei

stu

ng

[M

W]

Zeit [Jahr]

installierte Leistung [MW] Zubau inst. Leistung [MW]

… und deren Auswirkung

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-50

-40

-30

-20

-10

0

10

Rü

ck

sp

eis

ele

istu

ng

[M

W]

2009: 1 Ereignis 2010: 3 Ereignisse 2011: 21 Ereignisse 2012: 53 Ereignisse

Anzahl der Rückspeiseereignisse ins Hochspannungsnetz in den Jahren 2009 - 2012

05. März 2005

6

picture of the future - und das „Streben nach immer mehr, immer weiter, immer höher, immer schneller“

7

Tipping Point Key Factors

The production of renewable energy is cheaper than using fossil energy sources

Cost of storage technologies for electric energy falling

E-mobility is a mass product

(Average of the last 5 years 38% price decline for solar panels per year in Europe)

(Average of the last 5 years 18% price decline for energy storage per year worldwide)

Preisentwicklung für Batterien und PV-Module

Durch das stetige Sinken der Preise für Batterien und PV-Module werden erneuerbare

Energien immer interessanter für Investoren.

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2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017

€/kW

h

Prognose: Preisentwicklung Lithium-Ion Batterie

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2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012

€/kW

p

PV – Preisentwicklung: Endkundenpreis für Dachanlagen bis 100 kWp

Quelle: BSW Solar Quelle: Smart-grids.org

Projekte bei AÜW

Studie

Potentiale

erneuerbarer

und

effizienter

Strom-

erzeugung

im Allgäu

200

7

Effiziente

Energie-

versorgung

im

Alpenraum

-------

Ausgleich

Erzeugung

und

Verbrauch.

Aufbau eines

virtuellen

Strom-

versorgungs-

systems im

Allgäu

Erste

Schritte der

Förderung

der Elektro-

mobilität

im Allgäu

-------

Akzeptanz-

steigerung

Segways

Pedelecs

Elektro-

leihfahrrad-

system

Erforschung,

Realisierung

der Möglich-

keiten der

Elektro-

mobilität in

einer

ländlichen

Tourismus-

region wie

dem Allgäu

-------

Elektroautos

Aufbau einer

Ladeinfra-

struktur

201

1

Integration

Regenerativer

ENergien und

Elektro-

mobilität

-------

Untersuchung

des

Einflusses

der

E-Mobilität

auf das

Stromnetz

in Wild-

poldsried

sms & charge

-------

Zeit-

abhängige

Abrechnung

von Lade-

vorgängen

über die

Mobilfunk-

rechnung.

-------

E-Fahrzeug

laden per

SMS

Alpenraum-

spezifisch

optimierte

Nutzung

stationärer

und mobiler

Speicher

als Puffer für

dezentrale

und fluktu-

ierende

erneuerbare

Energien

-------

Optimierung

PV-Eigen-

verbrauch

201

4

Deutschland-

weiter

Verbund

lokaler

Energie-

versorger

erforscht

neue

Themen der

Elektro-

mobilität und

Smart Home

-------

HUB Allgäu

Projektbudget

gesamt 2,7 Mio. € 3,4 Mio. € 7,5 Mio. € 6,5 Mio. € 1,9 Mio. € 3,0 Mio. € 23 Mio. €

Wasserkraft 57,20%

Nicht erneuerbare Stromproduktion 39,90%

Erneuerbare Anteile aus Abfall 1,65%

Wind 0,13%

Biomasse 0,48% Sonne 0,49%

Biogase aus Abwasserreinigung 0,20%

Neue, erneuerbare Energien 2,95%

Netto – Elektrizitätsproduktion 2012

Energiestrategie 2050

- Ausstieg Atomenergie

- Ausbau Wasserkraft und andere erneuerbare Energien durch KEV

- Steigerung der Energieeffizienz

- Kostendeckel für Geothermie, Windenergie, Biomasse und Wasserkraft

sollen wegfallen

Energiemix Schweiz– aktuell und zukünftig

Quelle: AEE

Erneuerbaren Energien Zubau Deutschland und Schweiz

- In Deutschland werden erneuerbare Energien durch feste Vergütungssätze gefördert, was einen

Ausbauboom mit exponentielle Zuwächsen zur Folge hatte.

- Der Kostendeckel für die KEV hat in den zurückliegenden Jahren für stetigen und steuerbaren Zubau

geführt.

- Die geplanten Änderungen im KEV könnten zu ähnliche Zuwächse führen.

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1990 1992 1994 1996 1998 2000 2002 2004 2006 2008 2010 2012

Str

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du

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Wh

Entwicklung Stromproduktion aus neuen, erneuerbaren Energien (ohne Wasserkraft):

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1990 1992 1994 1996 1998 2000 2002 2004 2006 2008 2010 2012

Str

om

pro

du

ktio

n G

Wh

20% der

Inlanderzeugung

3% der

Inlanderzeugung

Quelle: BMWi Quelle: AEE

Agenda





Ländliche Struktur (Ortskern mit Weilern)

mit abgeschlossenem Gemeindegebiet

Hoher Anteil an regenerativen Energien bildet

bereits heute ein bundesweites Szenario 2020 ab

Erneuerbare Energien haben in der

Bevölkerung einen hohen Stellenwert

Schwerpunktregion des AÜW Smart Grid Show Rooms

Fakten zu Projektstart (2011):

Zählpunkte: ≈ 1.400

Installierte EEG Leistung: ≈ 6.600

kW

Verbrauchte Arbeit: ≈ 6,2 MWh/a

Erzeugte Arbeit: ≈ 12 MWh/a

Fakten heute:

Zählpunkte: ≈ 1.400

Installierte EEG Leistung: ≈ 8.175

kW

Verbrauchte Arbeit: ≈ 6,6 MWh/a

Erzeugte Arbeit: ≈ 15,7 MWh/a

Untersuchungsgebiet

Daten des Untersuchungsgebietes:

87 Ortsnetzstationen

32 Elektrofahrzeuge

3 MW Spitzen- und 0,6 MW Minimalverbrauch

6 MW PV, 2 MW Wind, 1 MW Biogas

Messpunkte an jeder Station

Gegenüberstellung gemessener und gerechneter Lastfluss

Unser Weg zum Smart Grid

„Messung bringt Licht ins Dunkel“

Solarpotentialanalyse basiert auf

hochauflösenden Luftbildern

Befliegung des gesamten Allgäuer

Netzgebietes im August 2012

Vorteile für die aktive Netzplanung

Ermöglicht exakte Bezifferung des

maximal zu erwartenden Zubaus

Verbessert die Kenntnisse über

Gleichzeitigkeit von Einspeisung und

Verbrauch


„Solarpotentialanalyse zeigt das Maximum“

Regelung mit unterschiedlichen

Regelstrategien

Lokale Regelung

Übergeordnete Regelung

Einbezug des übergeordneten Trafos möglich

Kombination der Strategien


„Regelbare Ortsnetztransformatoren gleichen ursachennah aus“

Nutzbare Kapazität des Speichers 138

kWh, Maximalleistung 300 kW

Speicher dient zur

Lastspitzenglättung

Vermeidung von Rückspeisung in

die Mittelspannung

Spannungsregelung durch

Blindleistung

Belastungsversuche im

Niederspannungsnetz


Energiespeicher zur Glättung und Rückspeisungsreduktion

Agenda





19

Bei der Energiewende geht es eigentlich um die Energiezukunft……

05. März 2005

20

picture of the future……

SMART METERING

V2G E-Mobility

G2V

Smart GRID

E-Speicher

Virtiuelle Kraftwerke

hems home automatistion

Dezentrale Erzeugung

POWER TO GAS

Internet der Energie

Smart Home

• 93 Prozent der dezentralen Netzanschlüsse (1,3 Mio.) mit einer

Gesamtleistung von 32,4 GWp befinden sich in der Mittel- und

Niederspannungsebene

• Kontinuierlicher Ausbau der erneuerbaren Energien wird - unabhängig der

EEG Förderung - besonders bei hoher Eigennutzung immer lukrativer

• Die Netzaus- und Umbaukosten für die Integration eines installierten kWp

haben sich durchschnittlich von 30 € in 2003 auf heute 90 € verdreifacht

(Werte AÜW), weiterer Anstieg ist bereits sichtbar

• Aus veröffentlichten Studien der DENA und des BDEW wird sichtbar, dass

der Investitionsbedarf für zukünftigen Ausbau in den Verteilnetzen je nach

Ausbaugrad auf 10 - 23 Mrd. € zu beziffern ist

Deutliche Reduzierung der Kosten zur Anpassung der

Netze an die neuen Infrastrukturaufgaben ist somit ein

dringliches Thema

Annahmen im Umfeld

Netz und Regulierung

• Elektro-Mobilität wird künftig ein Bestandteil von Verteilnetzen

• Stationäre Speicher werden bis 2021 zur optimierten Eigenbedarfsnutzung

eingesetzt und dann exponentielle Zuwächse im Zubau erfahren

Annahmen im Umfeld


Heutige Verteilnetze sind zur Integration von 1 Mio. Fahrzeuge

(Szenario 2020) ohne zusätzliche Ertüchtigung nutzbar.

E-Mobilität wird kurzfristig keinen Beitrag zur Systemstabilität in

Form von Regelenergie leisten. Marktmodell und technische

Restriktionen sorgen hierfür.

Nach Wegfall der deutschen EEG-Vergütung in 2021 wird die

Zuwachsentwicklung im wesentlichen durch die dann

erzielbaren Direktvermarktungserlöse bestimmt.

• Zunehmende dezentrale Erzeugung und daraus resultierende dynamische Belastung

steigern die Anforderungen an Netzführung und die Stabilitätsvorsorge

• Aktueller energiewirtschaftlicher und regulatorischer Rahmen bremsen die

Entwicklung und Einsatz von Smart Grid Technologien im Praxisumfeld

• Im Gegensatz zum „Regelausbau“ kann ein „smartes Netz“ jedoch mit deutlich

weniger Investitionen (CAPEX) realisiert und betrieben werden

• Die „Intelligenz“ erfordert jedoch neue Kommunikations- und Informationstechnik

und verursacht initial höhere operative Kosten, die den Effizienzvorgaben der

Anreizregulierung unterliegen

Systemstabilität bedarf einer verursachungsgerechten Aufgaben-

verlagerung in Richtung der Verteilnetze, deren Systemarchitektur

erfordert künftig komplexe Regelungs- und Steuerungsprozesse.

Der Ausbau von Smart Grids ist bereits heute volkswirtschaftlich

sinnvoll und bereitet die Verteilnetze auf künftige regulative

Bedingungen vor. Weiterentwicklung der Anreizregulierung in

Richtung Smart Grid ist zu erwarten.

Annahmen im Umfeld


• Kurzfristig ist mit einer Veränderung der Kostenwälzungssystematik vom

Arbeits- hin zum Leistungspreis bei Netzentgelten im PuG-Segment zu

rechnen

• Nach Beendigung der zweiten Regulierungsperiode (2018) wird das heutige

System erneut auf den Prüfstand gestellt

• Praxis der Energieregulierungen zeigt, dass anreizorientierte Regulierungen

(Yardstick Competition etc.) überwiegend Anwendung finden.

Eine Differenzierung zwischen CAPEX und OPEX innerhalb

der Festlegung von Erlösübergrenzen erfolgt vielleicht nicht mehr

„Wir benötigen künftig Verteilnetztechnik, die

erheblich flexibler eingesetzt werden kann, um

den Paradigmenwechsel hin zu einem

dezentralen Energiesystem umzusetzen.“

Annahmen im Umfeld


Agenda





© Dr. Michael Fiedeldey

• Wir sind mitten in einem Paradigmenwechsel und können eine aktive Rolle in einem künftig Energiesystem einnehmen.

• Erneuerung elektrischer Verteilnetze eröffnet künftig viele Möglichkeiten für Innovationen „vom der Energieversorgung hin zur Systemdienstleistung“, die in den Vordergrund rücken wird!

• Klassische Wertschöpfungsketten wie Erzeugung, Netze und Vertrieb werden um neue Geschäftsmodelle erweitert oder gar weichen.

• Verteilnetze entwickeln sich in Richtung eines aktiven Web-basierten Energie-Internets.

• Moderne IKT trägt wesentlich zur Steigerung der Energieeffizienz und -einsparung bei und ist somit auch ein wesentlicher Beitrag zum Erreichen der Klimaschutzziele.

• Elektro-Mobilität wird künftig ein Bestandteil des künftigen Energieversorgungssystems.

• Die sehr langen Investitionszyklen der Energiewirtschaft erfordern bereits heute Entscheidungen für die gänzlich veränderten Strukturen von morgen.

• Smart Grid ist ein Lösungsansatz neben einer Vielzahl von Bausteinen für die Ausgestaltung künftiger Energiesysteme

Zusammenfassung

intégration des productions décentralisées: du projet au produit

Technology