SMART GRID LÖSUNGEN UND NEUE KOMPONENTE Dr. P. Lombardi Astana, 14.07.20415 © Fraunhofer IFF, Magdeburg 2015 Univ.-Prof. Dr.-Ing. Michael Schenk ÜBERBLICK 1. Warum brauchen wir Energiespeichersysteme? 2. Smart Grid und Smart Grid Komponente 3. Energiespeicherung- Stand der Technik 4. Energiespeicher-Anwendungen, Integrations vs Business Modelle 5. Schlussfolgerungen & Ausblick © Fraunhofer IFF, Magdeburg 2015 Univ.-Prof. Dr.-Ing. Michael Schenk Erneuerbare Energiequellen in Europa: heute und morgen (2020, 2050) 962 Power [GW] 1000 800 600 400 200 390 462 51,30 250 93,4 Wind PV 0 2011 2020 • Feed it and forget it • approach Generation and last volatility 2050 Sources: European wind energy association, European photovoltaic industrial association International Energy Association 3 © Fraunhofer IFF, Magdeburg 2015 Univ.-Prof. Dr.-Ing. Michael Schenk Bedarf an Energiespeichersystemen um erneuerbare Energiequellen auszubalancieren, europäische Szenarien High Demand Situation* P, % 100 Pump load Low Demand Situation* Pump storage P, % 100 75 75 50 50 Pump load Pump storage Maximal generation from CHPs and renewable generation 25 25 Medium generation from CHPs and renewable generation 50 % h conventional generation -25 Storage conventional generation Load management Generation CHPs and RG * The simulations are based on the SET-Plan Scenarios for Europe 4 © Fraunhofer IFF, Magdeburg 2015 Univ.-Prof. Dr.-Ing. Michael Schenk Smart Grid und neue Komponente Regelbare Lasten Energy Management System Volatile und konventionelle Energiequellen Energiespeicher 5 © Fraunhofer IFF, Magdeburg 2015 Univ.-Prof. Dr.-Ing. Michael Schenk Energiespeichersysteme: Klassifikation und technischwirtschaftliche Eigenschaften Source: Cigré WG C6.15 (2010) Ic=550 €/kWh Ip=175€/kW OH=20-25% Li-ion Battery: 1 MW; 0,5 MWh (Fraunhofer IFF) © Fraunhofer IFF, Magdeburg 2015 Univ.-Prof. Dr.-Ing. Michael Schenk Source: IEA (2009) 6 Auswirkungen der Integration erneuerbarer Energiequellen auf den Elektrizitätsmarktpreis Determination of the Market Clearing Price Market Operator sorts the bids and the offers according the Merit Order Principle RES Operators: 12-36 h Power forecast • • Bid (Power Plant Operators) Offers (Consumers) 7 © Fraunhofer IFF, Magdeburg 2015 Univ.-Prof. Dr.-Ing. Michael Schenk Auswirkungen der Integration erneuerbarer Energiequellen auf den Elektrizitätsmarktpreis Day-ahead RES Generation Forecast Error: 10%-30% New Market Clearing price ππ π* D 8 © Fraunhofer IFF, Magdeburg 2015 Univ.-Prof. Dr.-Ing. Michael Schenk Energiespeicheranwendungen Reduction of peak loads (i.e.for factories) Ancillary services (i.e. primary control) Increase of internal consumption (prosumer) Compliance of generation gradient of RES Use of curtailed energy of RES plants 9 © Fraunhofer IFF, Magdeburg 2015 Univ.-Prof. Dr.-Ing. Michael Schenk Energiespeicher für primäre Regelleistungen Power Primary control Time [s] Power Power Capacity Average weekely price for primary control Intraday average price Power 1,0 [MW] 1,4 [MWh] 3093 [€/MW] 38 [€/MWh] Yearly reveneu 165[k€] Yearly costs (annualized costs of battery) 114 [k€] 10 © Fraunhofer IFF, Magdeburg 2015 Univ.-Prof. Dr.-Ing. Michael Schenk Energiespeicherung für Abregelung erneuerbarer Energiequellen Installed power 65 MW Li-ion Battery 1 MW; 0.5 MWh 11 © Fraunhofer IFF, Magdeburg 2015 Univ.-Prof. Dr.-Ing. Michael Schenk Kosten-Nutzen-Analyse Costs Benefits 12 © Fraunhofer IFF, Magdeburg 2015 Univ.-Prof. Dr.-Ing. Michael Schenk Kombinierte Anwendungen Erzeuger: • Primäre Regelleistung • Minute Regelleistung • Arbitrage Netzbetreiber • Engpass Management • Primäre • Minute Regelleistung • Arbitrage Energy Storage Prosumer: • Primäre Regelleistung • Minute Regelleistung • Arbitrage Verbraucher: • Notfallversorgung • Primäre Regelleistung • Minute Regelleistung • Arbitrage 13 © Fraunhofer IFF, Magdeburg 2015 Univ.-Prof. Dr.-Ing. Michael Schenk Schlussfolgerungen 1. Energiespeichersysteme als mögliche Lösung für die 100% Integration volatiler erneuerbarer Energiequellen 2. Analyse zweier Business-Modelle (Primäre Regelleistung, PhotovoltaikUnterstützung) 3. Neue Business-Modelle werden benötigt um neue Investoren anzuziehen: Kombinierte Anwendungen 4. Kombinierte Anwendungen 1. Prosumer 2. Verbraucher 3. Netzbetreiber 4. Produzent 14 © Fraunhofer IFF, Magdeburg 2015 Univ.-Prof. Dr.-Ing. Michael Schenk Danke für Ihre Aufmerksamkeit 15 © Fraunhofer IFF, Magdeburg 2015 Univ.-Prof. Dr.-Ing. Michael Schenk
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