Ergebnisse der ökonomischen Bewertung ausgewählter · PDF fileiniGrid in a Nutshell Natalie Prüggler, Friederich Kupzog 16.02.2017 ... KSR: Einsparung bis zu 33,3% (Zusatzkosten

Ergebnisse der ökonomischen Bewertung

ausgewählter iniGrid Technologieanwendungen

16.02.2017, IEWT 2017, Wien

Dr. Natalie Prüggler, MOOSMOAR Energies OG

Dr. Friederich Kupzog, AIT

Dieses Projekt wird aus Mitteln des Klima- und Energiefonds

gefördert und im Rahmen der Programmlinie Energieforschung

durchgeführt.

Inhalt

2 Natalie Prüggler, Friederich Kupzog 16.02.2017

• iniGrid in a Nutshell

• Bewertete iniGrid Use Cases

• Ergebnisse

• Schlussfolgerungen

3

Primary Substation

Smart Secondary Substation

Smart Meter

Low Voltage Network

Medium Voltage Network

Customer Premises

Local Aggregation

Meter Data Aggregation

Gateway Gateway Distribution SCADA

Distribution Control System

Customer Control System

Meter Data Management

Voltage

Current

Protection

Voltage

Current

iniGrid in a Nutshell

Natalie Prüggler, Friederich Kupzog 16.02.2017

• Entwicklung innovativer Aktuatoren,

• Sensoren und

• Automationsinfrastruktur, welche ein aktives Kapazitätsmanagement, schnelle

Fehlerlokalisierung und –behebung im Netzbetrieb ermöglichen

Smart Breakers Neue Spannungssensoren

Automations-

Infrastruktur

4

Weitere Ziele

• Durch neue Funktionalität, Bauform & Nachrüstbarkeit hohe

Investitionen im Netzausbau vermeiden

• Bewertung ausgewählter Anwendungsfälle mit / ohne iniGrid Technologie

mittels Kosten-Nutzen-Rechnung

• Verknüpfte Feldtests der Endverbraucheranwendungen


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Bewertete iniGrid Use Cases

Symbol Use Case Name Sensoren Aktuatoren Controller Beeinflusste Prozesse

A Energie Management auf Prosumer Ebene

/ Elektromobilität

Smart Meter, Smart Breaker

Manuell kontrollierte Schalthandlungen, definierte set-points,

Smart Breaker

Customer Energy Management

System (CEMS)

Energieverbrauch auf Prosumer Ebene

B Nieder-

spannnungsnetz Optimierung

Smart Meter,

Sensoren im Netz, Smart Breaker

Regeltransformator,

Schaltzustände im Netz, Kennlinien Wirk- und Blindleistung,

Speichersysteme, Smart Breaker für Lastmanagement

Secondary

Substation Controller

Spannung im

Niederspannungsnetz, Strombegrenzung

C Mittel-spannungsnetz Optimierung

Spannungs-sensor, Messwerte

der Nieder-spannungs-seite

Regeltransformator, Schaltzustände im Netz, Kennlinien Wirk-

und Blindleistung, Speichersysteme, Secondary substation

controller

Primary Substation Controller

Spannung im Mittelspannungsnetz, Strombegrenzung

Analyse der erreichbaren Kosteneinsparungen der neu entwickelten Technologien im

Vergleich zu bisher verfügbaren Lösungen


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Use Case A

(Grid,FocusinusecaseB) Markets

Ziel: Automatisiertes Stromsparen bei

Industriekunden • Ermöglicht z.B. Wegschalten der

Großverbraucher;

• Abschalten von Prozessketten in der

Nacht (Verlustreduktion)


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Use Case A – Datengrundlage


CAPEX Einheit Notizen

Smart Breaker inkl. Installation 305 €/Stück Smart Breaker wartungsfrei, Zielkosten von Eaton

Rasperry Pi IT Lösung 150 €/Stück Rasperry Pi wartungsfrei, Quelle: TU Wien

Breaker konventionell 1350 €/Stück Quelle: Eaton

Allgemeine Parameter Wert Einheit Notiz

Realzinssatz 3,9 % Industriekundensicht (Nominalzins = 6%; 2% Inflation)

Anzahl Smart Breaker 7 # Beispiel

Anzahl IT Verbindungen 2 # Beispiel

Industriekundenstrompreis 11 c€/kWh E-Control Gewerbekalkulator für 40 MWh

Bewertungszeitraum 10 Jahre

8

Use Case A – Ergebnisse


-1400

-1200

-1000

-800

-600

-400

-200

0

200

400

600

800

iniGridSmartBreaker

Konven onelleTechnik

iniGridVor-/Nachteil

Konven onellVor-/Nachteil

KostenundErlösein[€/a]

iniGrid:VergleichderIntegra onsvariantenUseCaseA

Summe Einsparungfür5000kWh/a TOTEX

-1.500

-1.000

-500

-

500

1.000

1.500

2.000

0 5000 10000 15000 20000

Kostenvor-bzw

.-nachteilin[€/a]

EinsparungStromverbrauchin[kWh/a]

iniGrid

Konven onell

9

Use Case A – Ergebnisse


Break even:

iniGrid: 2,719 kWh/a = 7%

des Umsatzes

Konventionell: 10,885 kWh/a = 27%

des Umsatzes

10

Use Case B

Ziel: Optimierter Niederspannungsnetzbetrieb

• Vermeidung von z.B.

Kabelverstärkung

• durch koordiniertes Abschalten Lasten

oder Erzeugern


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Use Case B – Datengrundlage


Allgemeine Parameter Wert Einheit Notiz

Realzinssatz 4,30 % Netzbetreibersicht (Nominalzins = 6,42%; 2% Inflation)

Anzahl Smart Breaker 7 # Beispiel

Anzahl Rasperry Pi 2 # Beispiel

Anzahl Sprecher IT 1 # Beispiel

Bewertungszeitraum 10 Jahre

Kabelverlegepreis Niederspannung 70 €/Meter Quelle: DG Demonetz LV Grid

NS-Kabel OPEX 0,15 €/m/a Quelle: DG Demonetz LV Grid

CAPEX Einheit Notizen

Smart Breaker inkl. Installation 305 €/Stück Smart Breaker wartungsfrei, Zielkosten von Eaton

Rasperry Pi IT Lösung (Kunde) 150 €/Stück Rasperry Pi wartungsfrei, Quelle: TU Wien

Sprecher IT Lösung (Station) 7143 €/Stück Quelle: Sprecher; IT wartungsfrei

Breaker konventionell 1350 €/Stück Quelle: Eaton

IT Lösung konventionell 14903 €/Stück Quelle: DG Demonetz Validierung; IT wartungsfrei

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Use Case B – Ergebnisse


-3000

-2500

-2000

-1500

-1000

-500

0

500

1000

1500

2000

iniGridSmartBreaker

Konven onelleTechnik iniGridVor-/Nachteil

Konven onellVor-/Nachteil

KostenundErlösein[€/a]

iniGrid:VergleichderIntegra onsvariantenUseCaseB

Summe Kabeleinsparungvon400m TOTEX

-3.000

-2.000

-1.000

-

1.000

2.000

3.000

0 200 400 600 800 1000 1200

Kostenvor-bzw

.-nachteilin[€/a]

EinsparungNS-Kabelin[m]

iniGrid

Konven onell

13

Use Case B – Ergebnisse


Break even:

iniGrid: 312 m

nötige Kabellänge

Konventionell: 641 m

nötige Kabellänge

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Use Case C Ziel: Evaluierung möglicher Kosteneinsparung

durch neue Spannungssensoren und IT-

Lösungen in der Mittelspannung • Update der DG Demonetz-Validierung

Ergebnisse basierend auf Zelisko,

Eaton und Sprecher Kostenangaben

• Bewertung der möglichen iniGrid-

Technologie – Senkung der

Netzintegrationskosten


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Use Case C – Datengrundlage


Allgemeine Parameter VKW Salzburg Notiz

Realzinssatz 4,3% 4,3% Netzbetreibersicht (Nominalzins = 6,42%; 2% Inflation)

Anzahl Messwandler 16 5 Fernregelung

Anzahl Sprecher IT 11 8 Fernregelung

Bewertungszeitraum 40 40 Jahre

Kabelverlegepreis Mittelspannung 100 100 €/Meter; Quelle: DG Demonetz Validierung

DGDemo iniGrid Einheit Notizen

Mittelspannungssensoren Hardware 5700 380 € 180 € Sensor + 200 € Messwandler; Quelle: Zelisko

Mittelspannungssensoren Einbau (Platzbedarf) 6800 5770 € Annahme: 15 % Einsparung (Platzbedarf)

Mittelspannungssensoren Wartung 900 450 €/a Annahme: 50 % Einsparung (kaum Wartung)

IT Hardware 7080 4450 € Quelle: Sprecher

IT Einbau 7800 2700 € Quelle: Sprecher

IT Reinvestition 900 715 €/a Annahme: 10 Jahre Komponenten-Lebensdauer

Einsparung 28 €/kW;

11,6 MW

anschließbar

Einsparung 23 €/kW;

16,8 MW

anschließbar

0,0 50,0 100,0 150,0 200,0 250,0 300,0 350,0

Fernregelung

Koordinierte Spannungsregelung

Längsregler (Ref.)

Leitungsbau (Ref.)

Walsertal: Szenario STEIL: Kosten pro zusätzlich installierbarer DG Leistung

(Barwerteinkl.Betriebskosten)[€/kW]

DG DemoNetz Validierung Einsparung iniGrid

16

Use Case C – Ergebnisse


Anmerkung

Szenario STEIL:

Große DG

Anlagen werden in

einem Zeitraum

von 20 Jahren

zuerst zugebaut

Fernregelung: Einsparung bis zu

40,7% im Großen

Walsertal durch

iniGrid Technologie

KSR:

Einsparung bis zu

38,1% (Zusatzkosten

Regler und Anlagen)

Einsparung 66,5 €/

kW, 3,6 MW

anschließbar

Einsparung 42,6 €/

kW, 6,6 MW

anschließbar

0 50 100 150 200 250 300

Fernregelung

Koordinierte Spannungsregelung

Längsregler (Ref.)

Leitungsbau (Ref.)

Lungau-SzenarioFLACH:KostenprozusätzlichinstallierbarerDGLeistung(Barwerteinkl.Betriebskosten)[€/kW]

DG DemoNetz Konzept Einsparung iniGrid

17

Use Case C – Ergebnisse


Anmerkung

Szenario FLACH:

Große DG Anlagen

werden in einem

Zeitraum von 20

Jahren zuletzt

zugebaut

Fernregelung:

Einsparung bis zu

39,9% im Lungau

durch iniGrid

Technologie

KSR:

Einsparung bis zu

33,3% (Zusatzkosten

Regler und Anlagen)

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Schlussfolgerungen


• Use Case A: iniGrid Technologie ermöglicht signifikante

Kosteneinsparungen für Smart Breaker und IT Anwendungen im

Industriebereich; Bisher unwirtschaftliche Anwendungsbeispiele könnten

dadurch umsetzbar werden.

• Use Case B: Der Einsatz von Smart Breakern und iniGrid IT-Lösungen im

Niederspannungsnetzbereich zeigt deutliche Einsparungsmöglichkeiten;

jedoch ist die unmittelbare Anwendbarkeit immer für den Einzelfall zu

ermitteln.

• Use Case C: Die im Projekt ermittelten Kosten der Mittelspanungssensoren

und iniGrid IT Lösungen ermöglichen für die Fallstudien aus dem Projekt DG

DemoNetz Validierung eine Reduktion der Netzintegrationskosten für

dezentrale Erzeugeranlagen um bis zu 40%.

• iniGrid kann somit zur Weiterentwicklung österreichischer Smart Grid

Technologien einen durchaus positiven Beitrag leisten.

Mag.(FH) Dr. Natalie Prüggler

MOOSMOAR Energies OG

Moosberg 10

8960 Niederöblarn

E-Mail: [email protected]

Web: www.mmenergies.at

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Kontakt

DI Dr. Friederich Kupzog

Austrian Institute of Technology

Giefinggasse 2

1210 Wien

E-Mail: [email protected]

Web: www.ait.ac.at

mailto:[email protected]


http://www.mmenergies.at/



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