Egrid – eine Dienstleistung des Allgäuer Überlandwerk Bernhard Rindt Energiewende im Griff „Intelligente dezentrale Energiespeichersysteme im Einsatz“

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1 egrid – eine Dienstleistung des Allgäuer Überlandwerk Bernhard Rindt Energiewende im Griff „Intelligente dezentrale Energiespeichersysteme im Einsatz“

2 egrid – eine Dienstleistung des Allgäuer Überlandwerk Bernhard Rindt Kleine Zeitreise ins Jahr 1998 „Within 10 years we will have Internet in each pocket“ Yorma Ollila CEO Nokia

3 egrid – eine Dienstleistung des Allgäuer Überlandwerk Bernhard Rindt 1.Ausgangssituation und Motivation 2.Unser Weg zum Smart Grid 3.Diskussion Smarte Verteilnetze sind nachhaltig 3

4 egrid – eine Dienstleistung des Allgäuer Überlandwerk Bernhard Rindt Smarte Verteilnetzelemente sind im Allgäu schon Realität 1.600 km 2 Fläche 210.000 Einwohner 7.600 PV Anlagen

5 egrid – eine Dienstleistung des Allgäuer Überlandwerk Bernhard Rindt Rückspeiseleistung [MW] 2009: 1 Ereignis 2010: 3 Ereignisse 2011: 21 Ereignisse2012: 53 Ereignisse 2013: 34 Ereignisse Stand: Oktober 2014 Quelle: AllgäuNetz GmbH Anzahl und Leistungsverlauf der Rückspeise-Ereignisse ins europäische Verteilnetz Warum denken wir heute über Smarte Verteilnetze nach… 5 2014: 48 Ereignisse max -72 MW; 17.08.14

6 egrid – eine Dienstleistung des Allgäuer Überlandwerk Bernhard Rindt der Zubau Erneuerbarer Energien kontinuierlich fortgesetzt wird über 90% der Erneuerbaren Energien ins Stromverteilnetz einspeisen der klassische Netzausbau in Mittelspannung und Niederspannung bis 2030 über 16 Milliarden kostet Warum denken wir heute über Smarte Verteilnetze nach… Verteilnetz Ausbaukosten bis 2030 nach Spannungsebenen Quelle: DENA Verteilnetzstudie 2012 Netzausbaubedarf in Stromkreiskilometern Quelle: DENA Verteilnetzstudie 2012 6..es geht auch mit 40 % weniger Kosten

7 egrid – eine Dienstleistung des Allgäuer Überlandwerk Bernhard Rindt … der dezentrale Zubau Erneuerbarer Energien kontinuierlich fortgesetzt wird … über 90% der Erneuerbaren Energien ins Stromverteilnetz einspeisen … der klassische Netzausbau in Mittelspannung und Niederspannung bis 2030 über 16 Milliarden kosten würde … bisher wenig Messerfahrung über Spannungsbandverletzungen und Betriebsmittelüberlastungen in den Niederspannungszweigen vorhanden sind Warum denken wir heute über Smarte Verteilnetze nach… Brand in einem Kompaktstation Quelle: Osnabrücker Zeitung, 25.11.2013 Spannungsbandverletzung in der Niederspannungsübertragung Quelle: Georg Kerber - TU München 7

8 egrid – eine Dienstleistung des Allgäuer Überlandwerk Bernhard Rindt … der dezentrale Zubau Erneuerbarer Energien kontinuierlich fortgesetzt wird … über 90% der Erneuerbaren Energien ins Stromverteilnetz einspeisen … der klassische Netzausbau in Mittelspannung und Niederspannung bis 2030 über 16 Milliarden kosten würde … bisher weinig Messerfahrung über Spannungsbandverletzungen und Betriebsmittelüberlastungen in den Niederspannungszweigen vorhanden sind … neue Technologie wie E-mobilität und Speicher erst dadurch sinnvoll eingesetzt werden können Warum denken wir heute über Smarte Verteilnetze nach… Elektroautos erobern das Allgäu Quelle: Allgäuer Überlandwerk Batteriespeicher Wildpoldsried Quelle: Allgäuer Überlandwerk 8

9 egrid – eine Dienstleistung des Allgäuer Überlandwerk Bernhard Rindt … der dezentrale Zubau Erneuerbarer Energien kontinuierlich fortgesetzt wird … über 90% der Erneuerbaren Energien ins Stromverteilnetz einspeisen … der klassische Netzausbau in Mittelspannung und Niederspannung bis 2030 über 16 Milliarden kosten würde … bisher weinig Messerfahrung über Spannungsbandverletzungen und Betriebsmittelüberlastungen in den Niederspannungszweigen vorhanden sind … neue Technologie wie E-mobilität und Speicher erst dadurch sinnvoll eingesetzt werden können … sie die Basis zur Entwicklung neuer Marktmodelle sind Warum denken wir heute über Smarte Verteilnetze nach… 9

10 egrid – eine Dienstleistung des Allgäuer Überlandwerk Bernhard Rindt 1.Ausgangssituation und Motivation 2.Unser Weg zum Smart Grid 3.Diskussion Smarte Verteilnetze sind Nachhaltig 10

11 egrid – eine Dienstleistung des Allgäuer Überlandwerk Bernhard Rindt Innovations-Projekte im Allgäu 11 Erarbeitung eines kunden- optimierten Angebots von var. Stromtarifen für e-Autos. ------- Umsetzung eines Technologie Demon- strators 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 Speicherung im Alpenraum stationärer und mobiler Speicher als Puffer für dezentrale und fluktu- ierende erneuerbare Energien. ------- Optimierung PV-Eigen- verbrauch 2014/15 Deutschland- weiter Verbund lokaler Energie- versorger erforscht neue Themen der Elektro- mobilität und Smart Home. ------- HUB Allgäu Effiziente Energie- versorgung im Alpenraum ------- Ausgleich Erzeugung und Verbrauch. Aufbau eines virtuellen Stromver- sorgungs- systems im Allgäu. 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 2011 Studie Potentiale erneuer- barer und effizienter Strom- erzeugung im Allgäu 2007 E-OPTIMO Beendet Dez.2013 Beendet Feb.2014 2013 Integration Regenerativer ENergien. ------- Intelligente Stromnetze in Form von Microgrids und die damit verbundenen Heraus- forderungen einer zuverlässigen Datenüber- tragung Start Aug.2014 Ende Jan.2015 Ende Dez.2014 Ende Mai.2014

12 egrid – eine Dienstleistung des Allgäuer Überlandwerk Bernhard Rindt Innovations-Projekte 12 Erarbeitung eines kunden- optimierten Angebots von var. Stromtarifen für e-Autos. ------- Umsetzung eines Technologie Demon- strators 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 Speicherung im Alpenraum stationärer und mobiler Speicher als Puffer für dezentrale und fluktu- ierende erneuerbare Energien. ------- Optimierung PV-Eigen- verbrauch 2015/16 Deutschland- weiter Verbund lokaler Energie- versorger erforscht neue Themen der Elektro- mobilität und Smart Home. ------- HUB Allgäu Effiziente Energie- versorgung im Alpenraum ------- Ausgleich Erzeugung und Verbrauch. Aufbau eines virtuellen Stromver- sorgungs- systems im Allgäu. 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 2011 Studie Potentiale erneuer- barer und effizienter Strom- erzeugung im Allgäu 2007 E-OPTIMO Beendet Dez.2013 Beendet Feb.2014 2013 Ende Jan.2015 Ende Dez.2014 Ende Mai.2014 Integration Regenerativer ENergien. ------- Intelligente Stromnetze in Form von Microgrids und die damit verbundenen Heraus- forderungen einer zuverlässigen Datenüber- tragung Start Aug.2014 2014 Arealspeicher ------- Netzdienliche Nutzung eines 1,5 MWh Speicher- Systems Im AllgäuNetz Start Jan. 2015 Nutzung von Second Life Speicher ------- Integration von Arealspeichern In ein Neubau- Wohngebiet unter Ein- bezug von Erzeugern und steuerbaren Verbrauchern Start April 2015

13 egrid – eine Dienstleistung des Allgäuer Überlandwerk Bernhard Rindt  Ländliche Struktur (Ortskern mit Weilern) mit abgeschlossenem Gemeindegebiet  Hoher Anteil an regenerativen Energien bildet bereits 2011 ein bundesweites Szenario 2020 ab  Erneuerbare Energien haben in der Bevölkerung einen hohen Stellenwert – Daten des Untersuchungsgebietes:  87 Ortsnetzstationen  32 Elektrofahrzeuge  3 MW Spitzen- und 0,6 MW Minimalverbrauch  6 MW PV, 2 MW Wind, 1 MW Biogas IRENE Projekt von 2011 bis 2013 13

14 egrid – eine Dienstleistung des Allgäuer Überlandwerk Bernhard Rindt Untersuchungsgebiet Mittelspannungsring Messpunkte an jeder Station Gegenüberstellung gemessener und gerechneter Lastfluss Unser Weg zum Smart Grid „Messung bringt Licht ins Dunkel“ Messpunkte im NS Netz 14

15 egrid – eine Dienstleistung des Allgäuer Überlandwerk Bernhard Rindt Regelung mit unterschiedlichen Regelstrategien  Lokale Regelung  Übergeordnete Regelung  Einbezug des übergeordneten Trafos möglich  Kombination der Strategien Unser Weg zum Smart Grid „Regelbare Ortsnetztransformatoren gleichen ursachennah aus“ 15

16 egrid – eine Dienstleistung des Allgäuer Überlandwerk Bernhard Rindt Nutzbare Kapazität des Lithium-Ionen Batteriespeichers 138 kWh, Maximalleistung 300 kW  Speicher dient zur  Lastspitzenglättung  Vermeidung von Rückspeisung in die Mittelspannung  Spannungsregelung durch Blindleistung  Belastungsversuche im Niederspannungsnetz Unser Weg zum Smart Grid Energiespeicher zur Glättung und Rückspeisungsreduktion 16

17 egrid – eine Dienstleistung des Allgäuer Überlandwerk Bernhard Rindt  Einsparung von 30% der Netzausbaukosten (Gesamt 3,2 Mio.€/a) durch Optimierung der Auslegungskriterien in der Netzplanung  10.000 E-Fahrzeuge im Allgäu (Szenario 2020) lassen sich ohne Probleme in das bestehende Verteilnetz integrieren 10.000 E-Fahrzeuge  Einsatz neuer Technologien bedarf einer „Erfahrungskurve“ ist aber jetzt notwendig  Gründung der egrid applications & consulting GmbH in 2013 mit dem Ziel Wissen um innovative Verteilnetzthemen zu bündeln und im Markt anzubieten Ergebnisse der Smart Grid Einführung Messbare Erfolge 17

18 egrid – eine Dienstleistung des Allgäuer Überlandwerk Bernhard Rindt  Integration von Netzbetriebsführung und Markt  Nachweis der Realisierbarkeit von Microgrids als Inselnetze  Resynchronisation des Inselnetzes mit übergelagerten Netz  Tests zur Schwarzstartfähigkeit des Inselnetzes Erste Schritte IREN2 Projekt Inselnetzbetrieb 18

19 egrid – eine Dienstleistung des Allgäuer Überlandwerk Bernhard Rindt  Batteriesystem dient vorrangig zur Untersuchung des Langzeitverhaltens von e-Mobility Fahrzeugbatterien  1 MW Mittelspannung-Anschlussleistung ist nicht umsonst  Batteriesystem liefert Regelenergie  Batteriesystem „verdient“ Geld an der Strombörse 1 MW Speichersystem zur Erprobung von Marktmodellen „Verschiedene Nutzungsmodelle überlagern“ 19

20 Folie 20 Batteriespeicher im Wohnareal Die Vision.

21 Folie 21 Batteriespeicher im Wohnareal Die Interessen: Fokus Netz. Bereitstellen von Netzdienstleistungen Verstetigung von Lastgängen Abdeckung von Lastspitzen Begrenzung von Anschlussleistung Blindleistungskompensation

22 Folie 22 Batteriespeicher im Wohnareal Die Interessen: FOKUS Energiedienstleister Fahrplanmanagement Verbesserung der Prognose Teilnahme am Energiehandel (Intraday, Day Ahead) Bilanzkreisoptimierung Teilnahme am Regelleistungsmarkt (Primär-/Sekundärregel- leistung)

23 Folie 23 überschüssige Energie im Quartier zwischenspeichern (effizienter ggü. Hausspeicher) auch als Mieter / Bewohner eines Hauses ohne PV-Eignung an neuen Konzepten teilnehmen regionalen Strom nutzen virtuelle Autarkie erhöhen Verringerung des Netzbezuges Batteriespeicher im Wohnareal Die Interessen: FOKUS Kunde

24 Folie 24 Batteriespeicher im Wohnareal Die Herausforderung. monetäre Bewertung der Netzdienlichkeit Wirtschaftlichkeit bei Mehrfachnutzung/ Betreibermodell Priorität der Nutzung/ Ampelmodell?

25 Folie 25  Ist der Speicher ein „Letztverbraucher“?  bloße Stromverwendung bereits ausreichend?  Stromspeicher = Letztverbraucher = umlagepflichtiger Stromverbrauch?  keine Befreiung/Reduzierung von Umlagen?  netzentgeltbezogene Umlagen? Rechtslage umstritten!  Entflechtungsrechtliche Vorgaben: Stromspeicher = (auch) Stromerzeuger?  Teilnahme des Speichers am Energiemarkt?  Stromsteuerbefreiung?  HERAUSFORDERUNG IM EINZELFALL: Kein einheitliches Speicherrecht punktuelle Regelungen u.a. in EnWG, EEG, StromStG Batteriespeicher im Wohnareal Kernfragestellungen für den wirtschaftlichen Betrieb

26 Folie 26 Energy Local Storage Advanced System Das EU-Projekt ELSA Projektstart: 1. April 2015 Projektlaufzeit: 36 Monate Förderprogramm: Horizon 2020 Projektziel: Zukunft / 2nd Life einer Batterie Betrachtung: Smart Grid Smart Market Konsortium: 10 Partner

27 Folie 27 Die ELSA Testside im Allgäu

28 egrid – eine Dienstleistung des Allgäuer Überlandwerk Bernhard Rindt Drei Säulen zeigen die unterschiedlichen Beratungstiefen Unser Dienstleistungsangebot in drei Ausbaustufen Wissensbasierte Netzanalyse Wissensbasierte Netzanalyse Netzaufnahme Digitalisierung GIS Digitalisierung GIS Einspeise Simulation Einspeise Simulation Umsetzungs- planung und -realisierung Umsetzungs- planung und -realisierung Netzmessung und Validierung Netzmessung und Validierung Messpunkte Planen und Einbringen Messpunkte Planen und Einbringen Messaufnahme (3-6 Monate) und Auswerten Messaufnahme (3-6 Monate) und Auswerten Messpunkte kont. Betreiben und Optimieren Messpunkte kont. Betreiben und Optimieren Umsetzungs- planung und -realisierung Umsetzungs- planung und -realisierung Applikationsbasierte Netzoptimierung Applikationen und Regelkomponenten planen Applikationen und Regelkomponenten planen Regelkomponenten einbringen und Optimieren Regelkomponenten einbringen und Optimieren Applikationsdienst betreiben Applikationsdienst betreiben Unterstützung des netzoptimierten Betriebs (opt. Betriebs- Führung) Unterstützung des netzoptimierten Betriebs (opt. Betriebs- Führung) Beratungsdienstleistung, Projektleitung und Betrieb Analyse, Optimierung und Monitoring der CAPEX & OPEX (unter regulativen Bedingungen) 28

29 egrid – eine Dienstleistung des Allgäuer Überlandwerk Bernhard Rindt Drei Säulen zeigen die unterschiedlichen Beratungstiefen Unser Dienstleistungsangebot in drei Ausbaustufen – einfach dargestellt 29

30 egrid – eine Dienstleistung des Allgäuer Überlandwerk Bernhard Rindt Säule 1 – Clevere Netzplanung 30 Übernahme oder Aufbau von digitalen Netzmodellen in den Spannungsebenen Hochspannung, Mittelspannung und Niederspannung in über 20 Kundenprojekten Einspeisesimulation zusätzlicher Erzeuger (Wind, Solar) Definition optimaler Messpunkte in den drei Spannungsebenen Simulation von dezentralen Speicheranlagen Entflechtung von Netzen Erarbeiten von nachhaltigen Asset Planungen

31 egrid – eine Dienstleistung des Allgäuer Überlandwerk Bernhard Rindt Netzmessung und Validierung Netzmessung und Validierung Messpunkte Planen und Einbringen Messpunkte Planen und Einbringen Messaufnahme (3-6 Monate) und Auswerten Messaufnahme (3-6 Monate) und Auswerten Messpunkte kont. Betreiben und Optimieren Messpunkte kont. Betreiben und Optimieren Gezielte Messungen Applikationsbasierte Netzoptimierung Applikationen und Regelkomponenten planen Applikationen und Regelkomponenten planen Regelkomponenten einbringen und Optimieren Regelkomponenten einbringen und Optimieren Applikationsdienst betreiben Applikationsdienst betreiben Zellulare Netzregelung Projektleitung Kostenbewusstsein Säule 2 – Gezielte Messungen 31 Aufbau von 50 Messsystemen zur Erfassung von U, I, cos phi und power quality auf Basis von WAGO Komponenten und Mobilfunk Routern Einbringung der Messsysteme in Kundennetze (Verteilnetz und Industrie) für zwei bis vier Monate um Hochlasttage und max. Erzeugungstage zu Erfassen Einrichtung einer sicheren hochverfügbaren Messdatenbank auf Basis Siemens Spectrum Power 5 Erarbeiten von nachhaltigen Asset Planungen

32 egrid – eine Dienstleistung des Allgäuer Überlandwerk Bernhard Rindt Applikationsbasierte Netzoptimierung Applikationen und Regelkomponenten planen Applikationen und Regelkomponenten planen Regelkomponenten einbringen und Optimieren Regelkomponenten einbringen und Optimieren Applikationsdienst betreiben Applikationsdienst betreiben Zellulare Netzregelung Projektleitung Kostenbewusstsein Säule 3 – Zellulare Netzregelung 32 Integration von regelbaren Ortsnertztransformatoren (MR) in Kunden Verteilnetze in 4 Projekten Nutzung von cos phi Steuerung von Erzeugungsanlagen zur Vermeidung von Netzausbau Ansteuerung von dezentralen Speichern im Netz Erarbeiten von nachhaltigen Asset Planungen

33 egrid – eine Dienstleistung des Allgäuer Überlandwerk Bernhard Rindt Kleine Zeitreise - 2032 Stromverteilnetze sind gleichzeitig Datennetze Netze wachsen selbstständig Systemverantwortung wird geteilt Industrie 4.0 = Energie 4.0 33

34 egrid – eine Dienstleistung des Allgäuer Überlandwerk Bernhard Rindt January 2015 Reno, Nevada Das wird vor 2032 Einfluss auf die Verteilnetze haben Juli 2015 34 Februar 2016

35 egrid – eine Dienstleistung des Allgäuer Überlandwerk Bernhard Rindt „Ich bin ein Glückspilz. Ich kenne über 5.000 Möglichkeiten wie man keine Glühbirne herstellt." Thomas Edison Interesse an noch mehr Information zum Thema Intelligenter Netzausbaus? Besuchen Sie unser Smart Grid in Wildpoldsried zum Beispiel am 15. März 2016. Diskussion 35 egrid ist der Gewinner des und des