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NEW 4.0 – Das Energiesystem der Zukunft für Hamburg und Schleswig-Holstein6. Sitzung des Energienetzbeirats, 23.03.2017, BUE Prof. Dr. Werner Beba
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Herausforderungen der Energiewende
Stark wachsender EE-Ausbau Strom (Erzeugung)
Netzausbau: time-lag 10 Jahre (Transport)
Gesamtsystem nicht für dezentrale Erzeugung gebaut (Verteilung)
Risiko Versorgungssicherheit und Systemstabilität (50 Hz)
Klimaschutzziele - Sektorenkopplung Wärme und Mobilität
Kosten – EEG, Systemeingriffe, Netzausbau
Marktdesign und regulatorische Bedingungen
Gesellschaftliche Akzeptanz gefährdet
Transformation des Energiesystems
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Einzigartige Innovationsallianz Wirtschaft, Wissenschaft, Politik
Länderübergreifendes Projekt inHamburg und Schleswig-Holstein
„Erzeugungsregion“ SH und „Verbrauchsregion“ HH
Verknüpfung zur Modellregion:„Energiesystem der Zukunft“
Integration von 100 Prozent Erneuerbarer Energien,Digitalisierung der Energiewende
Modell für Energiesystem der Zukunft in Deutschland und Europa
Intelligente Vernetzung der Systeme durch innovative Technologien
Wirtschaftliche Impulse durch großflächige Demonstration
Jahrhundert-Projekt „Energiewende“Wirksamer Klimaschutz – 2°- Ziel
Innovative Lösungen und herausragendes Engagement
Sichere, kostengünstige und umweltverträgliche regenerative Energieversorgung Stärkung der Zukunftsfähigkeit der Modellregion Beispielgebend, übertragbar auf Deutschland/Europa: „Blaupause“ für die Energiewende
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Innovationen für das Energiesystem der Zukunft
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Impulse für Innovationen, neue Technologien, neue Märkte und Wertschöpfungen, Stärkung der Wettbewerbsfähigkeit, gesell. Akzeptanz,Machbarkeit der Energiewende
Nachhaltige regenerative Energieversorgung in Hamburg – Schleswig-HolsteinAufgabe: Synchronisation von Erzeugung und Verbrauch zu jedem Zeitpunkt,Systemintegration durch flexible, intelligente Vernetzung
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Transformation des Energiesystems durch Innovationen
Ziel:
Bedingungen:
Wirkungen:
Versorgungssicherheit, Systemstabilität
Wirtschaftlichkeit, kostengünstig, Marktorientiert
Umweltverträglichkeit, Klimaschutz
Bürger-akzeptanz
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Die Modellregion Hamburg – Schleswig-Holstein
Die Modellregion Hamburg/Schleswig-Holstein bildet alle Kernherausforderungen der Energiewende repräsentativ ab.
Bilanzieller EE-Anteil: Die Region hat die Ausbau-ziele für Deutschland 2025 bereits heute erreicht.
Disparitäten:Schon heute müssen extreme und weiter steigende Disparitäten in Erzeugungs- und Lastsituation beherrscht werden.
40%4,5 Mio.
EinwohnerSchleswig-Holstein als Erzeugungsregion, Hamburg als Lastregion, 36.000 EE-Anlagen
Vervierfachung der Windenergie-Erzeugung bis 2035, dies wird den Jahresverbrauch um das Dreifache überschreiten. x4Energiedrehscheibe Nordeuropa(Südlink, Nordlink, Westküstenleitung), Offshore-Windparks.
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Optimale Synchronisation von Erzeugung und Verbrauch
Quelle: qub-media
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Doppelstrategie NEW 4.0
NEW 4.0 wird die Kernherausforderungen der Energiewende mit einer Doppelstrategie lösen:
…in andere Regionen durch effiziente Nutzung und Ausbau der Energieinfrastruktur in der Region
…durch konsequente Flexibilisierung und Kopplung mit den Sektoren Wärme + Verkehr
+Steigerung des Stromexports Erhöhung der energetischen Selbstverwertungsquote
+Speicher: Batterie, Hochtemperatur, Druckluft, Virtuelle Kraftwerke, Markt-Plattformen Power-to-Heat, Power-to-Gas, BHKW, Power-to-X, to-Steel, to-Steam, KWKIntelligente Informations- und Kommunikationstechnologie
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Ganzheitliche Systemintegration: Flexible und intelligente Vernetzung, Digitalisierung
Quelle: qub-media
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Maßstab 1: 1.000.000
Ostholstein
Schleswig-Flensburg
Nordfriesland
Dithmarschen
Energie des Norgens GmbH & Co.KGElektrolyseur (+1,3 MW)
Trimet Aluminium SEDynamisierung Aluminiumelektrolyse
(+13,2/-6,6MW)
ArcelorMittal Hamburg GmbHPower-to-Steel (+10 MW)
Knüppelerwärmung (erst nach Projektende)
Vattenfall Wärme Hamburg GmbHPtH Fernwärmenetz (+40 MW)
PtH in Nahwärmenetzen (+6 MW)
Sasol Germany GmbHPower-to-Heat als KWK Substitution (+4
MW) Power-to-Heat für Thermalöl (+7 MW)
Wind to Gas Südermarsch GmbH & Co. KG Frauenhofer ISIT
Batteriespeicher (+5/ -5 MW)
Wind to Gas Südermarsch GmbH & Co. KG Elektrolyseur (+3,0 MW)
Coulomb GmbHSecond Life Batterien (+4/ -4 MW)
ARGE Netz GmbH & Co.KGErneuerbare Energien KraftwerkVK für SDI aus WEA (1.300 MW)
HanseWerk Natur GmbHVK aus BHKW (+/- 1,2 MW)
PtH mit VK (+/- 0,8 MW)
Nordex SE/HAW Hamburg/CC4E und Vattenfall Europe Innovation GmbH
Speicherregelkraftwerk (+1,3/ -1,3 MW)
Aurubis AGPower-to-Steam (+20 MW)
Siemens AG/Hamburg Energie GmbHHochtemperaturspeicher (+5,4 /- 1,8 MW)
Hamburg EnergiePtH mit Nachtspeicherheizungen
Stadtwerke NorderstedtSmart Home
Stadtwerke Flensburg GmbHPtH mit Fernwärmenetz (+0,8 MW)
Anteil EE-Stromezeugung am Bruttostromverbrauch
Plön
Neumünster
Rendsburg-Eckernförde
Kiel
SteinburgSegeberg
Pinneberg Stormarn
Lauenburg
Lübeck
Flensburg
Hamburg
< 15 %15 % bis 50 %50 % bis 100 %100 % bis 200 %> 200 %
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Ausgewählte Projekte u. Demonstratoren300 MW Flexibilisierung und Speicherung, 1.600 MW virtuelle Kraftwerke
EnSPireMe GmbHBatteriespeicher (48 MW)
Blindleistung(38 MVar)
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Sichere, kostengünstige, umweltverträgliche Energieversorgung der Region bis 2035: 100 % EE-Stromversorgung, Sektorkopplung 50 % EE-Wärme, 75 % CO2- SenkungÜbergeordnetes Ziel
Projektziele:
Use Cases
IKT: Innovative
Digital-strategie
Ertüchtigung Netze, Steigerung Kapazität Verbraucher
Flexibilisierung, Speicher, Sektorenkopplung
„Smart Market“: Neue Marktplattformen,
regulatorische Anreize
Erzeuger
Innovatives System-management,SDL-Speicher,
Wandlung
Akzeptanzsteigerung, Verwertungstransfer
Qualifizierungs-ausbau durch Aus- und
Weiterbildung
Entlastung Übertragungsnetze,
Vermeidung Abregelung
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Zielsystem und Strategie
Reduzierung konventioneller
Mindesterzeugung,Ausgleichsenergie
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Sektorenkopplung in NEW 4.0
Stromsektor
Wärmesektor Gassektor Industrie
Power-to-Heat,Wärmepumpen
Power-to-Gas,Elektrolyseur
Power-to-Steel,Power-to-Steam
Digitale Sektorenkopplung - IKT: Innovative Digitalstrategie
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Sektorenkopplung: Power to Heat für Industrie und Fernwärmeversorgung
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Sektorenkopplung: Power to Heat für Industrie und Fernwärmeversorgung
Nutzung des Strom-Überangebots
50 Hz
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+Steigerung des StromexportsErhöhung der energetischen SelbstverwertungsquoteDoppelstrategie
IKT: Innovative Digitalstrategie• Transparenz der Netzsituation
• Echtzeit-Datenkommunikation: alle Netzebenen, Erzeuger und Verbraucher• Echtzeit-Marktplatz für SDL (Erzeuger, Speicher) und Flexibilität (Verbraucher)
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6 Use Cases für eine sichere Energieversorgung
UC 4Regelenergie aus
dezentralen Erzeu-gern und Demand Side Management
UC 1Schneller lokalerIntradayhandel
UC 3Smart Balancing
UC 2Aufbau
Netzampel,Marktplattform
UC 5Momentan-
reserve
UC 6Aktives
Blindleistungs-management
Regu
lato
risch
e Ex
perim
entie
rkla
usel Akzeptanz &
Aus-/Weiterbildung
Fotos: iStock.com/kldlife, iStock.com/kynny, www.mediaserver.hamburg.de / Andreas Vallbracht, iStock.com/jimiknightley
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Partner
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Partner und Verbundstruktur
AP 1: Netze
AP 2: Lastmanagement
AP 3: Erzeugungs-Mng.
AP 4: IKT
AP 5: Markt und regulatorische Bedingungen
AP 6: Verwertung und Akzeptanz
AP 7: Aus- und Weiterbildung
AP 8: Ganzheitliche Systemgestaltung
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Metropolregion als „Silicon Valley“ Energiewende
NEW 4.0 als Innovationsmotor der Region und “Business Case“ Energiewende.
Zukunftsfähigkeit
Starker Know-How-, Technologie-Transfer der Partner aller Branchen und Landesregierungen.
Innovationsallianz
Experimentierklausel ermöglicht Erprobung und Verifizierung neuer Marktplattformen und regulatorischer Modelle.
Energiepolitische ImpulseEnge Zusammenarbeit und Know How-Transfer der SINTEG.
Transfer
Bürgerorientierung, Erzeugung von Akzeptanzsteigerung und Multiplikatoreffektensystematischer, breiter Kommunikationsansatz
Gesellschaftliche Akzeptanz
Projekte mit Innovationshöhe erzeugen Vermarktungschancen, Wertschöpfungsketten, Imitationseffekte. Ansiedlung, Existenzgründung,Qualifizierungsoffensive.
Wirtschaftliche Impulse
Investitionen: 90-130 Mio. €Davon Förderung: 46 Mio.
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Erprobung neuer regulatorischer Marktmodelle
Anwendungsfälle Änderungsbedarf
DSM / Lastverschiebung Industrie
Neue Stromspitze bei Berechnung Benutzungsstunden nicht berücksichtigen
BatteriespeicherBefreiung (in EinsMan-Zeiten)
Kein Entstehen von Netzentgelten bei Kundenanlagen
Power-to-HeatBefreiung (in EinsMan-Zeiten)
Einstufung Primärenergiefaktor fP=0
Power-to-Gas
Befreiung (in EinsMan-Zeiten)
Einstufung Primärenergiefaktor fP=0
Sehr weite Auslegung oder allgemeine Befreiung (Eigenversorgungsregel)
Quelle: Stiftung Umweltenergierecht
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Mehr Flexibilität! Last-/Erzeugungsmanagement
MEHR aus Energie herausholen! Kraft-Wärme-Sektorenkopplung
MEHR Kapazität in vorhandenen Netzen nutzen!
Netzinnovationen
MEHR aus „heimischen Strom“ machen!
Energiespeicher, Strom-Gas-Wärme-Integration
WENIGER Energie benötigen! Effizienz
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Norddeutsche Energiewende
NEUE Anreizsysteme! Marktdesign
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Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit
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Herausgeber: Projektbüro NEW 4.0Konzeption: qub media GmbH
© CC4E der HAW Hamburg, 2017
Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!
Foliennummer 2Herausforderungen der EnergiewendeInnovationen für das Energiesystem der ZukunftTransformation des Energiesystems durch InnovationenDie Modellregion Hamburg – Schleswig-HolsteinOptimale Synchronisation von Erzeugung und VerbrauchDoppelstrategie NEW 4.0�Ganzheitliche Systemintegration: Flexible und intelligente Vernetzung, DigitalisierungAusgewählte Projekte u. DemonstratorenZielsystem und StrategieSektorenkopplung in NEW 4.0�Sektorenkopplung: Power to Heat für Industrie und Fernwärmeversorgung�Sektorenkopplung: Power to Heat für Industrie und Fernwärmeversorgung6 Use Cases für eine sichere EnergieversorgungPartnerPartner und VerbundstrukturMetropolregion als „Silicon Valley“ EnergiewendeErprobung neuer regulatorischer MarktmodelleNorddeutsche EnergiewendeVielen Dank für Ihre AufmerksamkeitFoliennummer 39