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12.06.2013 1
Dezentrale Kraftwärmekopplung als Baustein der städtischen
Energieversorgung
Ein Vortrag von Dr. Jakob Sierig, Geothermiekontor GmbH
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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)
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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“
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Das BHKW spart Energie
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Quelle: www.asue.de
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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!
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Merit-Order-Effekt zur Zeit größtes Problem
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Mechanismus der Leipziger Strombörse lässt „billige “und„träge“ Kraftwerke am längstem im Netz. Die „teuren“ regelbaren Kraftwerke werden zuerst ab geschaltet
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12.06.2013 7
Schwarmstrom
Viele kleine zentral gesteuerte BHKWersetzen wenige Großkaftwerke
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12.06.2013
SchwarmStrom ist flexibel
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Regelfähigkeit „SchwarmStrom“ aus virtuellem Kraftwer ksverbund
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Netz & Erzeugung gestern
• Überwiegend zentrale Kraftwerke
• Wenige nicht steuerbare Erzeuger (Erneuerbare)
• Bedarf und Erzeugung stimmten überein
Zeit
elek
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eist
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Bedarf = Erzeugung
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• 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
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Bedarf
Erzeugungnicht steuerbar
+
--
+
--
gesteuerte Einspeisung
Speicherung, gesteuerte Lasten
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Die neue Energiewelt
Erneuerbare Energien
Grundlast
Zeit (h)
Leis
tung
(M
W)
Grundlast
Erneuerbare Energien
Elektrizitätsnachfrage im Netz
Grundlast
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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
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W)
Elektrizitätsnachfrage im Netz
Erneuerbare Energien
Grundlast
Grundlast-Kraftwerke (Atom, Kohle) sind nicht flexibel genug, um die fluktuierenden erneuerbaren Energien zu ergänzen
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Konzept des SchwarmStroms .
Vernetzung dezentraler Einheiten zum Ausgleich von Angebot und Nachfrage.
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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)
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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
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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
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Der SchwarmDirigent.
Das Betriebssystem für die Energiewende.
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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
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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
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Struktur des SchwarmDirigenten
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Anlagen-Kommunikation
Allgemeine Optimierung
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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
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Technische Betriebsführung
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� 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
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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
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Erfolgsfaktoren BHKW Markt.
BHKW im Wandel der Märkte
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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
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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!
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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
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Ein ZuhauseKraftwerk, das es in sich hat
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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
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Ein ZuhauseKraftwerk, das es in sich hat
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Vielen Dank für
Ihre Aufmerksamkeit
Dr. Jakob Sierig, Geothermiekontor GmbH
Paul-Dietz-Str. 272072 Tübingen
Tel.: 07071/942850Web.: www.geothermiekontor.de