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Zurück zur ersten Seite Hospital Industrie Grundlast- kraftwerk Umspannwerk Medizintechnik GUD- Kraftwerk Windpar k Solarenergie Neubaugebiete City 2 City.

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1 Zurück zur ersten Seite Hospital Industrie Grundlast- kraftwerk Umspannwerk Medizintechnik GUD- Kraftwerk Windpar k Solarenergie Neubaugebiete City 2 City 3 Biomasse Lastprofile Power Quality 400 / 110 kV 110 kV Umrichter Batterie Gebäude- / Effizienz- und Abrechnungsmanagement Leit- Leit-zentrale 110 kV City 1 Stromnetz Power Quality Die Energieversorgung 20XX 20 kV Kommunikationsnetz Das Virtuelle Kraftwerk Strom, Wärme, Rohstoffe EnergieeffizienzNetznutzungsmanagement I & K / Automatisierung / ISDN / Internet / e-commerce Ferndiagnose / Dienstleistungen Brennstoffzelle Microturbine BHKW Wärmenetz

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3 INNOVATIONSPOTENTIAL IN DER ENERGIETECHNIK Energie- Erzeugung Energie- Speicherung DistributionHandel Applikationen Konventionelle Energieerzeuger Neu oder regenerative Energieerzeuger Brennstoffzellen Mikroturbinen Wasser Solar Wind Biomasse / Müll Batterie- Technologien Wasserstoff Supraleitende Spulen Superkondensatoren Transport Supraleitung Services, Simulation, Netzplanung Gleichstromübertragung Dynamische Blindleistungs- kompensation (FACTS) Verteilung Dezentrales Energiemanagement Telekommunikation über das Stromnetz Dynamische Blindleistungskompensation (FACTS) Durchleitungs- prognose Strombörsen Least Cost Routing Endkundenhandel Zahlungs- und Abrechnungssystem Heizung / Warmwasser Akkugespeiste Geräte Stromzähler- management Kundennahe Produkte Automation im Haus Lastmanagement Kundenselbstservice Versorgungsdienste aus einer Hand per Internet Quelle: Innotech

4 Zurück zur ersten Seite Leipziger Strombörse / SPOT-Markt : Strom kostet im Durschnitt 0,02 / kWh

5 Zurück zur ersten Seite Trend der Entwicklung zukünftiger Strompreise Erzeugung und Einspeisevergütungen in Deutschland Bis Abgeschriebene Kraftwerke Keine Überkapazitäten mehr Beginnender Wettbewerb Abgeschriebene Kraftwerke Überkapazitäten Ab Neue Erzeugungsinvestitionen Keine Überkapazitäten Grund- last Mittel- last -Cent / kWh Ein- speise- ver- gütung 5,5 - 9,0 ~ 2,7 ~ 2,2 ~ 2,3 ~ 3,2 Leistungsklassen Über- schrei- tungs- last Spitzen- last ~ 2,2 ~ 2,3 Grund- last Mittel- last Spitzen- last Über- schrei- tungs- last Ein- speise- ver- gütung ~ 6,5 ~ 13,0 5,5 - 9,0 ~ 4,0 ~ 4,2 ~ 6,5 ~ 13,0 > 10,0 Grund- last Mittel- last Spitzen- last Über- schrei- tungs- last Neue Tech- nolo- gien ~ 4,0 - 5,0 Ein- speise- ver- gütung

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7 7 Prinzipielle Darstellung eines Intelligenten Dezentralen Energieversorgungssystems AE therm. KW AE regen. KW AE BHKW AE Gasturbine, Biomasse Motor, Brennstoffzelle Wind, Solar AE AE elektr. therm. RST/ Konz. steuerbar mit Estimation verteilte Lasten (therm. u. elektr.) verteilte Erzeugung (Brennstoffzelle, Microturbine) Erzeugung Speicher Last therm. u. elektr. Dezentrales Energiemanagement System DEMS Prognose Wetterregenerative ErzeugungLast Einsatzplanung Erzeugung, Speicher, Lasten einschl. Querverbund, Bezugs-/Lieferverträge, Primärenergieverträge, Reserven EM LM LM... Lastmanagement EM... Erzeugungsmanagemt. Energiebezug / Lieferung / Verträge LAN / WAN, ISDN, GSM OPC, XML Prozeßschnittstelle EM steuerbar AE... Automatisierungseinheit mit Fahrplan bzw. Estimation (RST) RST/ Konz. Kat. A B Online Optimierung Erzeugung Speicherung Last C nicht beeinflußbare Erzeugung nur prognostizierbar A regelbar nicht beeinflußbare Lasten nur prognostizierbar A BC regelbar

8 Zurück zur ersten Seite S... StandleitungW B... Windstärke (Betrag) DK... Datenkonzentrator W... WählverbindungW R... Windrichtung P 1min.... Leistung elektrisch, 1 min. Mittelwert AE... AutomatisierungseinheitZ P... Zähler elektrisch P TLP... Tageslastprofil elektrisch GS... Globalstrahlung Z Q... Zähler thermisch Q TLP... Tagesprofil thermisch Deutscher Wetterdienst AE Wind KW W Wetterprognose Stundenraster Internet (FTP-Format) S WB,WRWB,WR G Biomasse KW S AE Erzeugungs- / Lastprofile zur Abrechnung W Offline- Planung Simulation Varianten DEMS PC Kompetenzzentrum Informations- und Kommunikationsplan einer dezentralen Versorgungsstruktur am Projekt KonWerl 2010 Lastmanagement KPZ ZQZQ ZPZP ZQZQ JVA ATU HAUS ZPZP ZPZP ZQZQ ZPZP ZQZQ therm./elektr. Lasten W W W W LAN ISDN / web-technik DEMS PC TCP IP / Profibus KPZS KPZST (SIMATIC) Modem Zählerfernauslesesystem CONVERGE / PC-Server TCP IP P 1min. S S S S AE P 1min. ZPZP lokales Leit- system P 1min. ZPZP ZQZQ P TLP, Q TLP W DK ASCII ASCII-File Transfer 1 2 n P TLP, Q TLP Profibus DP LWL Kommunikations- netz OPCüberLAN Wählverbindung Funk / Leitungs- modem Profibus DP über Funk Ein Förderprojekt der Landesregierung NRW

9 Zurück zur ersten Seite Energiepark KonWerl 2010 DEMS-Simulationsplattform Wetter- prognose Verbraucher DEMS Energiepark Projekte NRW Projekte Deutschl. Projekte Europa Projekte Welt DEMS Kompetenzzentrum Simulation G G G G G G Entwicklungsphasen virtueller Kraftwerke am Projekt KonWerl 2010 G BZ Virtuelles Kraftwerk KonWerlEnergiepark Gesamtleistung ca MW Ein Innovationsprojekt der Landesregierung NRW 123 G Strom, Wärme, Rohstoffe

10 Zurück zur ersten Seite Struktur eines Querverbundsystems BHKW Elektr. Import Vertrag Elektr. Export- Vertrag KW ElektrischesNetz Thermisches Netz Erdgasnetz Gas- speicher HW ErdgasKohle Öl Wärme- speicher P Gas Zeit Lastprofil P el Zeit Lastprofil P th Zeit Lastprofil KW... Kraftwerk HW... Heizwerk HKW... Heizkraftwerk BHKW... Blockheizkraftwerk BSZ... Brennstoffzelle HKW (im Falle BSZ)

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12 Von der dezentralen Energieversorgung bis zum europäischen Netzverbund Meßtechnik für Stromdichte, Qualität, Wirkungsgrad, Durchleitungspreise Intelligentes Verbrauchs- und Abrechnungsmanagement Nationaler Netzverbund Nationaler Netzverbund Regionaler Netzverbund Dezentraler Netzverbund Dezentraler Netzverbund Europäischer Netzverbund Energieautobahn Europäischer Netzverbund Energieautobahn

13 Zurück zur ersten Seite Veränderung der Stromversorgungsstrukturen heute: zentral G G Erzeugung Ü b e r t r a g u n g V e r t e i l u n g G G Trend:Integrierte geregelte Energieoptimierung von unten anstelle getrennter gesteuerter Verteilung einzelner Energieformen von oben. morgen: zentral + dezentral + integral G G G G G G G G Erzeugung Ü b e r t r a g u n g V e r t e i l u n g G G BHKW Gas Wärme / Wasser Automati- sierung, Kommuni- kation, Intelligente Systeme Automati- sierung, Kommuni- kation, Intelligente Systeme

14 Zurück zur ersten Seite Europäischer Energieverbund Nationaler Energieverbund Regionale Energie- versorgung Dezentrale Energie- versorgung Ländliche Infrastruktur Stadtteile Industrie Strom- und Informationsfluss HEUTE 220 / 110 kV 400 kV HVDC 400 / 220 kV 110 / 20 / 0,4 kV

15 Zurück zur ersten Seite Europäischer Energieverbund Nationaler Energieverbund Regionaler Energieverbund Ländliche Infrastruktur Stadtteile Industrie Strom- und Informationsfluss MORGEN 400 kV HVDC 400 / 110 kV 110 / 20 / 0,4 kV ?

16 Zurück zur ersten Seite Dezentrale Systemintegration ganzheitlicher Dezentrale Systemintegration ganzheitlicher Versorgungsstrukturen auf der Verteilungsebene Versorgungsstrukturen auf der Verteilungsebene 1) Energiebilanzmanagement, Netzleitstelle, EPSILON, Energy Sales & Care 2) therm. und elektr. Lastprognosen, Prognose dezentaler, regenerativer Erzeugung, lokale Einsatzplanung / Optimierung (Verträge, Eigenerzeugung mit Kraft-Wärme-Kopplung, beeinflußbare Lasten) Zählerfern- auslesung Energiemanagement 2) KWK, Wind,PV, BZ, Gas Netzmanagement 1) Handel / Vertrieb Abrechnungssystem Lastprofile - Erfassung/ Archivierung/Auswertung Roh stoffe Roh stoffe Strom Strom Wärme Wärme Reststoffe Reststoffe G Dezentrale Versorgungsgesellschaften Städteverbünde, Energiegenossenschaften, Industrieversorger Kundenbetreuungsmanagement G

17 Zurück zur ersten Seite Stadt C Stadt B Erzeuger-u. Lastganglinien Teilnetze Ökonomische und ökolo- gische Vorgaben DEMS Einheiten Wetterprognose Erzeugungsprognose Lastprognose Einsatzplanung Basissystem OOC LR LM Prozessinterface Multi Agent Stadt A Erzeuger-u.Lastganglinien Summe Multi Agent DEMS Koordination Region X Gesamt- Lastprognose Gesamt- Erzeugungsprognose Gesamt- einsatzplanung Wetterprognose Ökonomische und ökolo- gische Vorgaben Summe Lastgang EVU Bezugsvertrag Handel Bezugsfahrplan -Lastprognose -Erzeugerprognose -Regelreserve -Kosten Bezugsfahrpläne Leitzentrale

18 Zurück zur ersten Seite KWLSSLSLM DEMS KWLSSLSLM DEMS KWLSSLSLM DEMS Stadt A Stadt B Stadt C Region X KWLSSLSLM DEMS KWLSSLSLM DEM S KWLSSLSLM DEM S KWLSSLSLM DEM S Bezirk Y KWLSSLSLM DEMS Vernetzungsmodell der dezentralen Energie Management Systeme DEMS über moderne I&K-Technologien Erzeugung (Strom, Wärme) Lastmanagement Rohstoffe Prognose On-line-Optimierung Kontrolle, Überwachung, Diagnose Netzinformation Administration Stadt D Leitzentrale DEMS Dezentrales Energiemanagement System KWLS Kraftwerksleitsystem SLS Stationsleitsystem LM Lastmanagement DEMS

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20 Um die Investitionsbereitschaft zu erhöhen, könnte die Politik die Systemintegration zukunftsorientierter, dezentraler Versorgungsstrukturen beschleunigen, durch Unterstützung von Demoprojekten (Energiemodellregionen) in Form von Anschubfinanzierungen. Darüber hinaus sollte bei weiterem Ausbau dezentraler Erzeugungsstrukturen (Regenerative und fossile KWK-Anlagen) die sinnvolle und intelligente Einbindung in den bestehenden Netzverbund durch effiziente Energiemanagementsysteme eines der vornehmlichen Ziele des EEGs und dafür zusätzliche Aufwendungen eigens in der Vergütung berücksichtigt werden. Wie kann und sollte Politik die Einführung dieser Technologie unterstützen?

21 Zurück zur ersten Seite Organisation und effiziente Vernetzung von ganzheitlichen dezentralen Versorgungsstrukturen in den bestehenden Netzverbund Windkraft On-Shore / Off-Shore Brennstoffzellen, KWK, Biomasse Microturbinen Vernetzung mit der modernen Informations- und Kommunikationstechnik Wasserstoff / Methanolbereitstellung für stationären und mobilen Bereich Netzwerk Industrie und Wissenschaft Entwicklung von Hightech-Unternehmen KMU Wirtschaftsförderung Industrieansiedlung Beispiel: Die Energiemodellregion in Deutschland G G G GGGG GGG

22 Zurück zur ersten Seite Beispiel einer Vernetzung ganzheitliche Energieversorgungsstrukturen im Energiemix G EU- Modellprojekt Deutschland-XY GGGGGG GG Windenergie KWK Brennstoffzelle Biomasse Microturbine Kompetenzzentren für Energie-, Informationstechnik und Agrarwirtschaft G Wasserstoff / Methanolgewinnung für den stationären und mobilen Bereich Wasserkraft

23 Zurück zur ersten Seite Dezentrales Energiemanagementsystem DEMS Beispiel für ein Virtuelles Kraftwerk Speicher Grundlastvertrag Spitzenlastvertrag ExportvertragRealer ReservevertragVirtueller Reservevertrag Solaranlage Windpark Gasturbinen Anlage Nicht beeinflußbare Last Haushalte Industrie/ Gewerbe beeinflußbara Last Thermische Last Brennstoffzelle Blockheizkraftwerk Heizwerk Vertrag Biomasse Vertrag Gas/ÖLVertrag Erdgas Randintegral Primärenergie Strom Wärme Biomasse

24 Zurück zur ersten Seite 24 Sonstige Kraftwerke Prognose Wetter Erzeug.(therm./el.) Online Optimierung Einsatzplanung Bedienen und Beobachten Virtuelles grosses Kraftwerk Energiemix Monitoring Diagnose Service Lieferangebot Leistungsband 1/4 Std. Tagesprofil Liefervereinbarung Leistungsfahrplan 1/4 Std. Tagesprofil Beispiel 1: Virtuelles grosses Kraftwerk im Energiemix Beispiel Städteverbünde EMS DisCo Energiebörse Gas-, Diesel-Motorsysteme Wind, Solar therm. KW AE regen. KW BHKW AE Fossil, Biomasse AE Fahrplan Konzentrator Estimation Rundsteuerung Prognose Kommunikations- Netz steuerbar nicht beeinflußbar regelbar AE... Automatisierungseinheit verteilte Klein-Erzeugungen: Brennstoffzelle, Microturbine, Motorsysteme größereKleinkraftwerke Dezentrales Energiemanagement System EMS TransCo GenCo

25 Zurück zur ersten Seite 25 Beispiel 2: Virtuelle grosse Windkraftanlage Beispiel Dänemark Sonstige Kraftwerke Bedienen und Beobachten Virtuelle grosse Windkraftanlage Lieferangebot Leistungsband 1/ 4 Std. Tagesprofil Liefervereinbarung Leistungsfahrplan 1/ 4 Std. Tagesprofil Automatisierungssystem regelbar zu-/ abschaltbar nicht beeinflussbar nur prognostizierbar Monitoring Diagnose Service Kommunikations- Netz EMS GenCo EMS TransCo Energiebörse Prognose Wetter Erzeugung Online Optimierung Einsatzplanung Dezentrales Energiemanagement System Region 1Region 2Region 3Einzelanlagen GenCo

26 Zurück zur ersten Seite Deutscher Wetterdienst W W TLP ASCII Format LAN Wetterprognose Stundenraster, 3 Tage (FTP-Format) Einzelwerte Wertereihen Tageslastprofile (TLP) therm. u. elektr. SIMATIC AE Wetter- station 1 min. Mittelwerte T, W B, GS, W R W S G Biomasse KW Zählerfernauslesesystem PC Modem / TCP IP AE PC OPC AE PC XML AE PC XML Energiebezugs-/ einsatzoptimierung DEMS PC XML S... StandleitungT... Temperatur W... WählverbindungW B... Windstärke AE... AutomatisierungseinheitW R... Windrichtung P... Leistung elektrischGS... Globalstrahlung Q... Leistung thermisch W W W G AE PC OPC Gas-/Öl- Motor- BHKW Heizkraftwerk Wärmespeicher PV-Anlage mit Batteriespeicher AE PC XML Q soll S P ist, max, min Q ist, max, min P soll Q soll P ist, max, min Q ist, max, min Wertereihen P, Q W SOFC-Brennstoffzelle Kommuni- kationsnetz Abrechnung W Wertereihen P, Q Wertereihen P Kommunikationsstrukturen W W Mod. Z Z Z Z Z Z ISDN GSM verteilte Lasten Z Wertereihen Energiebörse W Wertereihen große virtuelle Windanlage AE PC XML W Wertereihen Konzen- trator XMLXML verteilte kleine BSZ... Kom.- Netz Rund- steuer- kommando- gerät Gate- way thermisch elektrisch konzentrierte Last AE PC OPC S P ist, max, min P soll XMLXML W XML / OPC / FTP DEMS PC XMLXML TCP IP / Profibus Netzleitsystem Beispiel: Vernetzung virtueller Kraftwerke im Energiemix

27 Zurück zur ersten Seite Die Zukunft gestalten ! Die Zukunft gestalten ! Entwicklung einer Energiemodellregion in Deutschland mit folgender Zielvorgabe zur Gestaltung der politischen Rahmenbedingungen: Intelligente Integration dezentraler mit zentralen Erzeugungssystemen, ganzheitliche Betrachtung (Rohstoffe, Strom, Wärme) Kosten-/ Nutzenanalysen (Ermittlung sinnvoller Anteile dezentraler Erzeugungssysteme an der gesamten Energieversorgung) Effizienzsteigerung (Primärenergie, Betriebskosten) CO 2 -Reduzierung, Schonung fossiler Primärenergieträger Wissenschaftliche Projektbegleitung, Modellrechnung für Deutschland Sinnvolle Ableitung neuer Technologien und Innovationen bis 2020

28 Zurück zur ersten Seite

29 Ressourcen Erzeugungssysteme Grund- last Mittel- last Strom Wärme Spez.Invest. >5500 h h h DM / KW Gas / ÖlMicro-Turbine >1 500 Gas / ÖlBHKW Gas (Wasserstoff) Brennstoffzelle PEM GasSOFC HolzBiomassekraftwerk ( Rest/ Abfallstoffe) WasserWasserkraft WindWindkraftanlagen gute Standorte SonnePhotovoltaik Dezentrale Erzeugungssysteme und deren Einsatzfelder Bedarfsunabhängige Erzeugung Einsatzfelderbegrenzte Einsatzfelder Spitzen- last Durchschnittl. ?

30 Zurück zur ersten Seite Wirkungsgrade und Leistungen fossil befeuerter Kraftwerke ,5 0, Anlagenleistung in MW Netto-Wirkungsgrad in %. Gasmotor GUD Gasturbine Dieselmotor Dampf- Kraftwerk SOFC PEM

31 Zurück zur ersten Seite : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : :00 Zeitstempel Leistung [kW] Überschrei- tungslast Überschrei- tungslast Spitzenlast Mittel- last Mittel- last Grund- last Grund- last Grundlastbezug vom Netz Energiemanagement Erzeugung, Speicherung, Verbrauch, Reserve Mittellastbezug vom Netz oder Eigenerzeugung Eigenerzeugung Ziel: Effizienzsteigerung durch gezielte Integration dezentraler mit zentralen Erzeugungssystemen


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