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Multimodale Sektorenkopplung am Beispiel Power-to-Gas Ludwigshafen 05.10.2016
Vorstellung Stadtwerke Mainz AG Zahlen und Fakten
28.10.2016 Multimodale Sektorenkopplung am Beispiel Power-to-Gas Seite 2
Vorstand Hanns-Detlev Hhne, Dr. Tobias Brosze
Aktiengesellschaft seit
1971
Aktionr zu 100 Prozent in kommunaler Hand
Umsatzerlse des Konzerns 2015
rund 500 Mio.
Mitarbeiter des Konzerns 2015
rund 1.350
Stadtwerke Mainz AG
Referat RTM
Vorstellung Stadtwerke Mainz AG Geschftsfelder und Projekte
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Konvent. Erzeugung
Regenerative Erzeugung
Infrastrukturentwicklung
Mobilitt
Wrme
Netze
Vertrieb (ab Ende 2016)
Geschftsfelder
Gesellschaften
Projekte
Referat RTM
Multimodale Sektorenkopplung zur wirtschaftlichen Optimierung bisher getrennter Systeme
28.10.2016 Multimodale Sektorenkopplung am Beispiel Power-to-Gas Seite 4
Grnde fr die knftige Kopplung der Sektoren Strom, Gas, Wrme, Mobilitt, (Rohstoffe)
Massiver Ausbau der Erneuerbaren 1 > Steigende Menge volatiler
Einspeisung
> Erzeugung bersteigt immer hufiger den Verbrauch (auf Verteilnetzebene und
innerhalb ganzer Regelzonen)
> Redispatch aufgrund fehlender Netzkapazitt
> 13, Abs.1 EnWG: Netz und marktbezogene Manahmen
> 13 Abs.2 EnWG: Weitergehende Manahmen
> Mehr als 75% der Primrenergie fr Heiz- und Khlzwecke sowie fr Mobilitt
> Strom, Gas, Wrme und Mobilitt mssen als Gesamtsystem betrachtet und optimiert werden
Anstieg kritischer Netzsituationen
Dekarbonisierung aller Sektoren notwendig 2 3
Quelle: AG Energiebilanzen e.V. Quelle: BNetzA 2011/2012/2013, Bundesregierung 2014, ENTSOe Quelle: Prognos/EWI/GWS 2014
Referat RTM
Sektorenkopplung als Geschftsfeld fr Stadtwerke am Beispiel der Stadtwerke Mainz AG
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Vorhandene Infrastruktur
Neue Technologien
Knowhow
Kundenzugang
Marktzugang
Vernetzung
Status-quo Ausblick
Halten
Erprobung, Optimierung
Regelbetrieb Gekoppelte Fahrweise
Inter-konnektoren
Ausbauen
Teilweise
Optimierung
Heutige Ge-schftsfelder
Akquise
Schnittstellen schaffen
Vollstndig
> Strom-, Gas-, Wasser- und Fernwrmenetze
> Zentrale und dezentrale Erzeugungsanlagen
> Kommunikationsnetz (Glasfaser + Kupfer)
> Speichertechnologien (Batteriespeicher, Wrmespeicher, Power-to-Gas)
> Smart-Meter/Grid, VPP, Digitalisierung
> Elektrotechnik, Hydraulik, Leittechnik
> Wartung und Instandhaltung
> 24/7 Leitwarte(n), Bereitschaftsdienste
> Netzbetreiber, Messwesen, (Energievertrieb)
> Quartiersentwicklung, Contracting
> Sicherheitstechnik (BMA, EMA..)
> Zugang Strombrse (Termin und Spotmarkt)
> Prqualifizierter Regelleistungspool
> Gebndelte Beschaffung von Gas, Heizl
> Kopplung der Sektoren Strom, Gas, Wrme und Verkehr (Industrie + Gewerbe)
> Sichere Kommunikationsinfrastruktur
Referat RTM
Spot- und Intradayvermarktung
Beispiel: GuD-Kraftwerk + Fernwrmenetz + Power-to-Heat + Fernwrmespeicher + Gaspeicher
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Strom- produktion
Wrme- produktion
Stromber -schsse, SDL
Energie- speicherung 1 2 3 4
Anbieten von Regelenergie
Fernwrmeversorgung
Dampflieferung
Elektrodenkessel
n-1 Sicherheit 110 kV
Fernwrmespeicher
Gasspeicherung
Betriebsmodi
Referat RTM
Power-to-Gas als neue Mglichkeit zur Sektorenkopplung
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> Bereitstellung eines emissionsfreien Treibstoffs fr den PNV und Nutzbarmachung der Speicher und Transportkapazitt des Gasnetzes fr EE-Strom
Chancen:
> Langfristig wirtschaftlichster (Strom)Langzeitspeicher
> Infrastruktur (Gasnetz) ist vorhanden
> PNV: mehr Freiheitsgrade beim Strombezug gg. Batterie
Risiken:
> Konkurrierende Technologien im Speichersegment
> Marktentwicklung und Regulierung
Langzeitspeicherung und erneuerbare Mobilitt
In den nchsten Jahren knnten in Deutschland DMS-Potentiale von 5-15 GW aktiviert werden (dena 06/2016)
Notwendigkeit von DMS im Strommarkt 2.0 Konzept des BMWi integriert
Notwendigkeit von Forschungsfrderung und eines interessanten regulatorischen Umfelds
Flex.-Bedarf Netz(ausbau) EE-Ausbau Optimierung Entwicklung
Die Energiewende fhrt zu einem steigenden Bedarf an Flexibilitt im Stromsystem
Notwendigkeit zur Entwicklung intelligenter Systeme zur Nutzung volatiler (EE)Energie
Demo
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Power-to-Gas Anlage Energiepark Mainz Fokus, Anlagendaten und Zeitplan
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Referat RTM
Power-to-Gas Anlage Energiepark Mainz Technisches Konzept
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Lastwechselrate, Prozessbeschreibung und Anlagenlayout
H2- Erzeugung
1 > Max. Wasserbedarf 1 m/h
> Wasserqualitt 3 SILYZER 200 PEM-Elektrolysestacks
> 3.9 MW Dauerleistung / 6.0 MW begrenzte Spitzenleistung
> Hohe Dynamik, Lastwechselrate: 10% / Sekunde
> 35 bar Ausgangsdruck
> Ionischer Verdichter: Max. Frdermenge 1250 Nm/h, 112 kg/h; Min. Ansaugdruck 15 bar; Max. Enddruck 250 bar
> Speichervolumen: 2x 82m
> Speicherkapazitt: 780 kg = 26 MWh
> Gasqualitt: Prozentuale Einspeisung ins Erdgasnetz (Mainz-Ebersheim)
> Betriebsdruck: 7 9 bar
> Ca. 1.000 Hausanschlsse
> Brennwerts fr die angeschlossenen Gaskunden
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Technisch-Wirtschaftliche Optimierung des Power-to-Gas-Anlagenbetriebs
28.10.2016 Multimodale Sektorenkopplung am Beispiel Power-to-Gas Seite 10
Quelle: Hochschule RheinMain, Martin Kopp
> Brsenpreise (Mglichkeiten fr Arbitragegeschfte i.V.m. Rckverstromung)
> Wetterdaten (Wind- und Photovoltaikdargebot)
> Erlse fr Systemdienstleistungen (MRL, SRL)
Zahlreiche variable Determinanten beeinflussen die Wirtschaftlichkeit einer Wasserstoffelektrolyse im Energiemarkt
> Gaspreise
> Treibstoffpreise
> Preise fr Wasserstoff als Rohstoff
> Preise fr CO2-Zertifikate
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Technisch-Wirtschfatliche Optimierung des Power-to-Gas-Anlagenbetriebs
28.10.2016 Multimodale Sektorenkopplung am Beispiel Power-to-Gas Seite 11
> Gasqualitt der DVGW-Norm G 260 mssen eingehalten werden (Brennwert, Wobbe-Index)
> Laut Norm maximal 10 Vol.% H2 im Erdgasnetz zulssig
> Volumenstrom: max. 1.200 m/h (Winter)
Auf der Gasnetz-Seite bestehen auf Grund der Abnahmestruktur viele Restriktionen
> Kalorimeter zur permanenten Erfassung des abrechnungs-relevanten Brennwerts fr die angeschlossenen Gaskunden
> Im Sommer minimaler Durchfluss und Limitierung der Einspeisemenge aufgrund des Eichrechts
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28.10.2016 Seite 12
Vielen Dank fr Ihre Aufmerksamkeit!
Kontakt:
Stadtwerke Mainz AG
Rheinallee 41
55118 Mainz
Jonas Aichinger