100% regelbar Das Regenerative ... - solar- · PDF file100% regelbar Das Regenerative Kombikraftwerk Business Institute Solar Strategy Dipl.-Ing. Karsten Kreißler

100% regelbar

Das Regenerative Kombikraftwerk

Business Institute Solar Strategy

Dipl.-Ing. Karsten Kreißler

Hintergrund | Konzept | Dimensionierung | Ergebnisse | Optimierung | Fazit

Inhaltsverzeichnis

1. Hintergrund und Ziele des Projektes

2. Konzept des Regenerativen Kombikraftwerks

3. Dimensionierung des Regenerativen Kombikraftwerks

4. Projektergebnisse

5. Möglichkeiten der Optimierung

6. Fazit

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Das Regenerative Kombikraftwerk2


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Hintergrund des Projektes

• Nutzung erneuerbarer Energien für Stromerzeugung

Notwendigkeit durch fortschreitenden Klimawandel und Endlichkeit der

fossilen Rohstoffe

Günstige politische Rahmenbedingungen in Deutschland durch EEG

Starkes Wachstum während der letzten Jahren

Anteil von 12,0 % an Bruttostromerzeugung in 2006

• Ist reine regenerative Stromerzeugung möglich?

Verneinung der Kritiker durch folgende Argumentationskette

Verhinderung der Plan- und Steuerbarkeit durch Abhängigkeit von

meteorologischen Einflüssen

Keine bedarfsgerechte Steuerbarkeit der Erzeugungsanlagen

Keine sichere Stromerzeugung auf Grund fehlender Deckung der Nachfrage


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Ziele des Projektes

• Beweis der Realisierbarkeit einer 100%igen und

bedarfsgerechten Stromversorgung durch erneuerbare

Energien mit Hilfe realer Anlagen

Politischer Rahmen: Energiegipfel der Bundeskanzlerin Dr. Angela Merkel

Initiative der drei Gipfelteilnehmer aus der Branche der regenerativen

Energien: SolarWorld AG, Enercon GmbH und Schmack Biogas AG

Kombination verschiedener regenerativer Energieträger zu einem Portfolio,

dem Regenerativen Kombikraftwerk

Qualitative und quantitative Bereitstellung des deutschen Strombedarfs

(wenn auch im kleinen Maßstab)

Beweis der Regelbarkeit eines Portfolios regenerativer Energieträger


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6. Fazit

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Funktionsprinzip – Stufe 1 (Prognose)

1. Prognose des Strombedarfs

2. Prognose der fluktuierenden Einspeisungen

(hier: Windkraft + Solarenergie)

3. Saldierung von Strombedarf und fluktuierender

Einspeisung

4. Prognose der Fahrpläne der regelbaren Stromerzeuger

(hier: Biogas) und der Energiespeicher

Funktionsprinzip – Stufe 1 (Prognose)


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Prognose

Biogas Speicher

Fahrplan Fahrplan

Solar

Wind

Sollwerte

Sollwerte

Prognose

Prognose Strombedarf

Zentrale

Steuerungseinheit


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Funktionsprinzip – Stufe 2 (Regelung)

1. Messung des realen Stromverbrauches und Abgleich

mit den Prognosen

2. Messung der fluktuierenden Einspeisungen

(hier: Windkraft + Solarenergie) und Abgleich mit den

Prognosen

3. Regelung des Regenerativen Kombikraftwerkes durch

stetige Anpassung der Fahrpläne der regelbaren

Stromerzeuger (hier: Biogas) und der Energiespeicher

AngepassteFahrpläne

Biogas Speicher

Funktionsprinzip – Stufe 2 (Regelung)


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Zentrale

Steuerungseinheit

LeistungLeistung

Leistung

Leistung

Strombedarf

Leistung

Solar

Wind


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6. Fazit

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Ausgangspunkt: Strombedarf Deutschlands

• Bruttostrombedarf: 540 TWh/a in 2006

• Nichtberücksichtigung der dezentralen KWK und der

Wasserkraft, da diese im Rahmen des Regenerativen

Kombikraftwerkes nicht gesteuert werden

• Relevanter Netto-Strombedarf: 412 TWh/a


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Potentiale erneuerbarer Stromerzeugung

• Nutzbares Potential an Stromerzeugung aus

erneuerbaren Energien kann den Nettostrombedarf von

412 TWh/a decken


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Erneuerbare EnergieNutzbares Potential

[TWh/a]Anmerkungen

Windenergie onshore 168Volllaststunden: 2.800Installierte Leistung: 60 GW

Windenergie offshore 120Volllaststunden: 4.000Installierte Leistung: 60 GW

Photovoltaik 60Volllaststunden: 850Installierte Leistung: 70 GW

Biogas 100Ertrag: 14.000 m3/ha17 % der landwirtsch. Fläche

Summe 448

Abb. 1: Nutzbare Potentiale ausgewählter Erneuerbarer Energien in Deutschland


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Dimensionierung

• Skalierung des Nettostrombedarfes: Faktor 1/10.000

Sinnvolle Skalierung aus versorgungstechnischer und wirtschaftlicher Sicht

• Skalierung der nutzbaren Potentiale: Faktor 1/10.000

• Optimierung des Portfolios zur Einhaltung von

Randbedingungen

Maximal 25 % Biogas im Portfolio (Flächenrestriktionen)

Maximaler Speicher: 84,8 MWh (Art der Speicherung bewusst offen)

Maximaler Export: 1,0 MW (1/10.000 der Kuppelleistung an den Grenzen)


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Auswahl der Einzelanlagen

• 3 Windparks

• 20 Photovoltaikanlagen

• 4 Biogasanlagen

• 1 Pumpspeicher-

kraftwerk

7

1

2

3 23

2221

20

512

10

6

14

17

16

189

19

15

4

11 13

2425

26

27

28

8

Abb. 2: Lage der einzelnen Anlagen des Regenerativen Kombikraftwerks


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6. Fazit

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Das Regenerative Kombikraftwerk funktioniert

Abb. 3: Ansicht des Beobachtungstools des Regenerativen Kombikraftwerks


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Bisherige Ergebnisse

1. Simulation des kompletten Jahres 2006 anhand des

realen Stromverbrauches und der Einspeisungen

=> Ein komplettes Jahr ist durch das Regenerative Kombikraftwerk regelbar

=> Veröffentlichung der Simulation im Internet www.kombikraftwerk.de

2. Realer Aufbau des Kombikraftwerks

=> Beweis der vollen Funktionalität des Regelverhaltens

=> Notwendigkeit der Kopplung der verschiedenen Energieträger

http://www.kombikraftwerk.de/


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Kenndaten Regeneratives Kombikraftwerk

Wind Solar Biogas SpeicherImport/Export

Summe

Energie[GWh/a]

26,5 6,2 10,8 -0,6 0,02/1,841,1

(43,5)

Energie[%]

61 % 14 % 25 % - - 100 %

Abb. 4: Leistungs- und Energiebilanz des Regenerativen Kombikraftwerks


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6. Fazit

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Optimierungsmöglichkeiten der Steuerung

• Nutzung der Potentiale zur Reduzierung des

Stromverbrauches in Deutschland

• Einbeziehung von Demand Side Management (aktive

Steuerung der Stromnachfrage) als Regelalternative

• Zusätzliche Erzeugungspotentiale durch die Nutzung von

Geothermie, kleine Wasserkraft, etc.

• Entwicklung geeigneter Speichermöglichkeiten für

elektrische Energie (insbesondere Elektromobilität)

• Internationaler Stromhandel


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Zukünftige Forschungsgebiete

• Randbedingungen der Stromnetzkapazitäten

• Anforderungen der Netzstabilität (Blindleistungsbedarf,

Netzfehler, Schwarzstartfähigkeit, etc.)

• Positionierung im Strommarkt (Strombörse, etc.)


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6. Fazit

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Ausblick

• Wenn dieses gegenwärtige System bereits leistungsfähig

ist, haben wir einen eindeutigen Weg für die nächste

Zukunft:

1. Weiterer Ausbau der vorhandenen Technologien

2. Planung für die optimale Skalierung

100% Stromversorgung durch Erneuerbare Energien

Können

Wollen ?


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Projektinitiatoren und –partner

Kontakt

Business Institute Solar Strategy

Caprivistraße 39

22587 Hamburg

Tel: +49 (0) 40 800 30 419

Fax: +49 (0) 721 151 503 595

E-Mail: [email protected]

www.solar-strategy.com

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