Die Rolle der KWK im Smart-Grid aus Sicht des ZSW [5. KWK-Fachtagung 2015]

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Die Rolle der KWK im Smart-Grid aus Sicht des ZSW [5. KWK-Fachtagung 2015]

frau schmidt vom zsw darf ich vorstellen und ich möchte eigentlich sagen dass sie gleich durchstarten mit ihrem vortrag über wieder die rolle der kwk in den smart grids marktes plattform stellen sie sicherlich auch dabei vor bitte schön frisch mit mit dem vortrag smart grid welche rolle spielen die kwk diesen smart grids teil der tagung heute einen leiten darf ich bedanke mich ganz herzlich bei der smart grid platform die mich hier auch bei der erstellung des vortrags unterstützt hat und deren zukünftiges projekt oder das projekt was beantragt wurde hier zu diesem thema genau ich auch mit vorstellen werde hier in diesem kontext zum thema smart grid ich selber bin kein experte sondern vertrete sozusagen die plattform aber ich habe mich im vorfeld dann mit dem thema oder mit dem wort smart mal etwas stärker auseinander gesetzt weil in der energiewende wird hier auf einmal alle smart man bekommt ein smart meter in den keller der dann auch im smart home kommunizieren soll und das ganze soll über mein smartphone mit einer app gesteuert werden und wenn ich an mein smartphone denke dann frage ich mich oft ob das wirklich so smart wie draufsteht weil vielleicht bin auch ich der dumme user auf jeden fall habe ich da mal über die bedeutung des wortes smart gegoogelt und wenn man da mal ins wörterbuch schaut dann bekommt man 20 verschiedene bedeutungen mindestens für smart wenn sie eine smart lady übersetzen dann ist das eine sehr elegant gekleidete dame wenn sie smart guide übersetzen dann ist das jemand der sehr geschickt verhandelt da möchte ich jetzt eigentlich nicht sagen aber ungefähr so smart als hauptwort heißt schmerzt ich hoffe dass das alles zusammen nicht das ist was mit smart grid gemeint ist auf jeden fall habe ich deshalb eine definition vom bde wir hier als vertrauenswürdige institution erschien herangezogen um nochmal zu visualisieren was das smart grid jetzt eigentlich im energie kontext sein soll und da heißt es ein smart grid ist ein energienetzwerk das verbraucht und einspeise verhalten aller marktteilnehmer die mit ihm verbunden sind integriert es sicherheit ein ökonomisch effizientes nachhaltiges versorgungssystem mit niedrigen verlusten und hoher verfügbarkeit in dem sinne denke ich ist smart an dieser stelle doch mit intelligent richtig übersetzt warum brauchen wir diese smart grids im rahmen der energiewende wenn wir uns die vergangenheit anschauen dann war das netz ungefähr so wir hatten hier große erzeugungs einheiten die dann über verschiedene spannungs stufen hoch hochspannung umspannwerke mittelspannung und dann letztendlich über das niederspannungsnetz zu den verbrauchern industrie gewerbe und auch den haushaltskunden verteilt wurde wenn es hier probleme gehabt dann wurde das in der regel als kommunikation er analog gelöst über das telefon das können wir heute so wahrscheinlich nicht mehr gebrauchen wenn wir uns die herausforderung ansehen die die energiewende mitbringt die infrastruktur die wir hier vorfinden ist über jahrzehnte gewachsen und viele der betriebsmittel sind auch schon seit den 60er und 70er jahren im einsatz und sie sind einfach nicht für die einspeisung von strom auf unteren spannungsebenen ausgelegt in den 70er jahren hat noch niemand mit einer flut von pv anlagen auf hausdächern gerechnet und auch nicht mit windenergieanlagen im mittelspannungsnetz und deswegen sind auch diese betriebsmittel die wir hier eingesetzt haben in den 70er jahren nicht darauf eingerichtet mit fluktuierender einspeisung in unteren spannungsebenen tatsächlich klar zu kommen oder auch bidirektionale lastflüsse hierzu zu lassen das heißt wir brauchen hier auf jeden fall eine technische neuerung im netz um die aufgaben bewältigen zu können die auf uns zukommen heute sieht es schon etwas anders aus als noch vor einigen jahren wir haben hier zum beispiel diese einspeise auf hoch und mittelspannungsebene größere windparks wir haben auch photovoltaik freiflächenanlagen und kleinere windparks die auf der mittelspannungsebene einspeisen und natürlich auch was ihr nicht eingezeichnet ist im bereich der endkonsumenten photovoltaik aber auch kwk anlagen und auch die kwk anlagen sind hier auf der mittleren spannungsebene durchaus auch vertreten so dass wir sehr viele sehr viel mehr erzeugung auch auf den unteren spannungsebenen haben und wir haben hier auch schon verbesserte kommunikation heute wir brauchen aber trotzdem noch mehr

informationen und steuerungsmöglichkeiten um dieses netz in zukunft tatsächlich auf effiziente weise betreiben zu können und auch die zusammenarbeit der stromerzeuger und verbraucher hier wirklich in der balance zu halten erzeuger lieferanten netze und verbraucher werden hier in zukunft gefordert sein tatsächlich im gemeinsamen interesse flexibel zu agieren und dafür brauchen wir insbesondere neue informations und kommunikationstechnologien im netz denn wenn in der zukunft des smart wird so aussehen soll dann brauchen wir eine kommunikationsinfrastruktur die gut funktioniert und die ist das rückgrat unseres zukünftigen smart systems ohne die kommunikation wird es nicht funktionieren und das ist natürlich auch der große vorteil warum wir das heute überhaupt installieren können weil wir natürlich im bereich der in der kommunikations technologien auch sehr große fortschritte gemacht haben in den letzten jahren und jahrzehnten die uns erst ermöglichen überhaupt hier diese verbindung und kommunikationswege aufzubauen ohne die kommunikationsverbindung werden aber die informationen die wir auch brauchen aus der netzsituation und von den verbrauchern und den einsteigern nicht tatsächlich zusammengeführt werden können und wir werden dann auch keine zielgerichtete steuerung der akteure im netz bewerkstelligen also sind die kommunikationsverbindungen das a und o für das smart grid erst daraus ergeben sich mehrere handlungsfelder für die smart grid zukunft wir sind heute am beginn wir haben auch noch einiges zu tun das handlungsfeld 1 ist hier die verbesserung der informations situation durch den gezielten einsatz von sensorik im netz wir müssen nicht überall im netz alles wissen aber wir müssen an bestimmten stellen im netz über gezielten einsatz von sensoren die situation des netzes tatsächlich feststellen können um diese wiederum an die anderen akteure die an das netz angeschlossen sind weitergeben zu können als zweites kommt dann das handlungsfeld zwei die verteilnetz automatisierung das heißt das schon auf der verteilnetzebene ein besserer ausgleich der auf basis der gesammelten informationen stattfindet hierzu gehören natürlich auch technische lösungen wir den einsatz der einsatz von regelbaren ortsnetz transformatoren der einsatz von regelbaren sind leistungsfähigen wechselrichtern eine standardisierung und eben entsprechend der einsatz von kommunikations und daten infrastruktur und netzleittechnik die dann im zusammenspiel das tatsächliche intelligenter agieren was kernpunkt des smart grids ist auch ermöglichen und im dritten punkt kommt dann die kwk dazu die sie vielleicht jetzt eben schon vermisst haben es ist ja eine kwk tagung heute handlungsfeld 3 ist dann die systemorientierte ein und aus speisung von dem erzeugten strom zum beispiel hier steht jetzt an erster stelle regelbare photovoltaik und windenergieanlagen aber da sind wir vielleicht auch noch ein stückchen weiter von entfernt aber als weiteren punkt wärmepumpen micro und mini kwk anlagen die hier genau diese systemorientierte ein und ausweisung auch ermöglichen wenn wir uns fragen wie weit sind wir denn eigentlich mit diesen smart grids komponenten dann gibt es so verschiedene einschätzungen zur marktnähe ich habe hier jetzt auch mal vom bde die einschätzung mitgebracht und wenn man sich anschaut es stammt aus dem jahr 2011 dann habe ich hier marktnähe die in punkt 1 und dazu werden hier an erster stelle blockheizkraftwerke genannt das heißt je sind hier als ein komponente im smart grid schon sehr weit entwickelt eventuell müssen hier noch zusätzliche kommunikations schnittstellen geschaffen werden vielleicht auch immer auf den neuesten stand gebracht werden aber generell ist hier die marktnähe schon als sehr hoch einzuschätzen und auch bei punkt 4 wenn wir jetzt heute bei 2015 sind gehe ich davon aus dass wir hier schon sehr nah am markt sind und da sind hier genannt die regelbaren mini und mikro kwk anlagen und biomasseanlagen die auch zu diesen komponenten hier im netz gehören die schon sehr magna sind und auch ein hohes potenzial aufweisen hier ist allerdings anzumerken dass wenn wir die in diesem sinne einsetzen wollen im smart grid die kwk anlagen dann den strom geführten betrieb ermöglichen würde möglich machen müssen oder auch strommarkt geführt je nachdem welches signal am ende für den einsatz verwendet wird das bedeutet dass wir ein angepasstes wärmemanagement für die anlagen brauchen zum beispiel die installation eines wärmespeichers um hier die notwendige zeitliche entkopplung von strom- und wärmebedarf auch möglich zu machen hinzu kommt natürlich die entsprechende entwicklung von regelmechanismen die ent die dann auch implementiert werden müssen hier ist man sicherlich an den unterschiedlichen stellen

unterschiedlich weit aber ich glaube hier gibt es auch genug war schon verfügbar ist vielleicht gehen hier meine nachrichten auch noch stärker darauf ein zudem können bei den kwk anlagen entsprechende ausrüstungen auch sie zusätzlich zum erzeugen was wir ohnehin tun von strom auch zu einer zuschaltbaren last machen wenn man die kwk anlage zu einer power to heat anlage ausbaut wo daneben wärmeproduktion in dem zeitpunkt wenn der strom wenn stromüberschuss zur verfügung steht auch über elektrisch betriebene heizung möglich ist dann kann man hier ganz noch eine stärkere flexibilität mit einbringen das smart grid die herausforderungen die wir so sehen im bereich smart grid für die kwk sind einige der heutigen betriebskonzepte kwk ist ja auch nicht gleich kwk wenn sie sich die großen heizgas werke der öffentlichen strom und fernwärme versorgung anschauen dann fahren die heute in der regel strommarkt orientiert jeweils im einklang mit der deckung ihrer wärme nachfrage und haben auch meisten wie flexible strom kennzahl das heißt sie würden diese anforderungen erfüllen speisen aber in der regel auf einer ebene ein die jetzt für diesen smart mit kontext im kleinen teiligen bereich gar nicht relevant ist weil sie auf hochspannungs ebene einspeisen insofern würde ich den für die weiteren marktbetrachtungen er außen vor lassen bei der industriellen kwk ist jeweils der grund die kwk anlage installiert zu haben der das man einen prozessorientierten optimierten betrieb haben möchte je nachdem was dieser betrieb herstellt möchte man vielleicht prozessdampf haben und dann steht natürlich die dampferzeugung für den prozess hier im mittelpunkt und natürlich weniger die strom marktorientierung beziehungsweise die orientierung an dem was das system hier für die sicherheit benötigt bhkw s zur versorgung von insel und nahwärmenetzen sind in der regel eher wärme orientiert oder sind am eigenstrom bedarfsorientiert und werden entsprechend so betrieben ähnliches auch für die objekt versorgung auch hier ist klar im fokus häufig die optimale eigen bedarfsdeckung von wärme und auch im strom je nachdem wie man die anlagen ausgelegt hat oder zu welchem zeitpunkt man sie gebaut hat bei den yoga das bhkw die wir heute sehen die ihr hauptsächlich im eeg gefördert sind es gerade bei den alten anlagen natürlich immer die maximierung der stromerzeugung im vordergrund gewesen weil die eeg umlage eben dann fließt wenn man strom erzeugt und man hier klar optimierten stromerzeugung der optimierten stromerzeugung den größten das größte gewicht beimisst um eine ökonomisch aus kam nicht in betrieb sicherzustellen zuletzt gab es hier im rahmen des eeg verschiedene ausweitungen in richtung flexibilität anreize zum beispiel die flexibilität prämie die ja zum teil auch in anspruch genommen wird die dann genau schon in die richtung agiert auch auf stromüberschuss situationen im system reagieren zu können um dann die stromerzeugung zurückzufahren also hier schon erste ansätze was kann man jetzt aber technisch so zusagen machen damit die kwk anlagen auch künftig in dem smart grid eine entsprechende rolle spielen können da gibt es verschiedene ansätze die versorgungssicherheit sollen hier die kapitalanlagen natürlich entsprechend sicherstellen weil sie im vergleich zu den volatil einspeisen den anlagen aus fotovoltaik und gewinnt natürlich regelbar sind und hier nach möglichkeit diese innovative erzeugung ausgleichen sollen hier ist dann ein residual last angepasste bereitstellung von energie erforderlich das kann sowohl auf nationaler als auch auf regionalen oder lokalen energiemärkten erfolgen die wir in diesem sinne heute noch nicht haben wo sich aber vieles hin entwickeln könnte genauso können kwk anlagen im bilanzkreismanagement eingesetzt werden wenn sie ausgleichsenergie bereitstellen auf regionaler oder lokaler ebene dazu werden sicherlich meine nachredner auch noch einiges mehr sagen können als ich genauso zur frequenz haltung auch hier kann die kwk eingesetzt werden um regel energie bereitzustellen oder regelleistung bereitzustellen wenn sie denn dafür prix qualifiziert ist also auch hier gibt es sicherlich handlungsbedarf damit überhaupt die kwk anlagen in die situation geraten alle diese an die geforderten anforderungen auch erfüllen zu können und auch zur spannungshaltung können die kwk an hier im lokalen regionalen bereich beitragen indem sie hier blind leistungen bereitstellen

das alles können sie aber können sie nur dann wenn sie tatsächlich zur flexiblen und regelenergie fähigen kwk systemen weiterentwickelt werden das heißt sie brauchen wenigstens einen wärmespeicher um hier diese flexibilität für die den anlagenbetrieb auch sicherstellen zu können aus ökonomischer sicht gibt es natürlich auch einige herausforderungen die sicherlich vor allen dingen daran liegen dass wir eben dieses gewachsene energiesystem haben was wir bisher kennen und hier müssen sicherlich einige änderungen vorgenommen werden diese einbindung in das smart grid mit den eben genannten komponenten würde dann für die kwk bedeuten dass sie mehr einkommensströme hat als heute und unterschiedlichere zum beispiel teil eigenverbrauchsanteil strom verkaufen teil systemdienstleistungen teil wärmebereitstellung und man bräuchte dann hier neue optimierungsalgorithmen damit die anlagen auch wirklich optimal auch ökonomisch optimal eingesetzt werden können wir sehen heute das problem dass die anlagen vielleicht reagieren möchten auf der strompreis signal dass aber vielleicht das nationale strompreis signal was wir haben die knappheit oder überschuss situation die wir gerade im verteilnetz auf regionaler ebene sehen gar nicht abbildet dass sich möglicherweise die kwk-anlage dann garnicht system dienlich verhält wenn sie auf der strommarkt signale reagiert wir haben die situation dass der anlagenbetrieb häufig für die einzel anlage optimiert ist und dass der möglicherweise nicht das optimum trifft was jetzt die anlage wenn sie in einem virtuellen kraftwerk oder auf lokalen märkten vernetzt wäre dann einnehmen müsste also auch hier müssen erst neue konzepte entwickelt werden oder werden nachhaltig nachher auch in virtuellen kraftwerken noch vorgestellt die das was wir bisher kennen hier ein stück weit auf den kopf stellen dann sind stehen kwk-anlagen natürlich grundsätzlich im kostenwettbewerb mit allen anderen verfügbaren angebots und nachfrager seitigen flexibilitäts optionen wenn es also flexibilität märkte in diesem sinne in zukunft geben wird dann steht die kwk da im wettbewerb und muss entsprechend sich den anderen flexibilität optionen stellen bzw ihren mehrwert auch entsprechend nutzen zusätzlich sehen wir heute auch die konkurrenz zwischen den smart market und den netzaufbau maßnahmen das heißt netzausbau ist ein regulierter bereich smart market ist ein markt getriebener bereich auch hier könnte sich noch reibungsverluste ergeben wo dann möglicherweise die kwk anlagen gar nicht so eingesetzt werden können wie es für das system dienlich wäre wesentlich ist also ein grundsätzliches umdenken in der struktur des bundesweiten energiesystems aber die frage ist da wie dies aussehen könnte und da möchte ich jetzt das projekt was die smart grid platform baden württemberg entwickelt hat kurz vorstellen das ist ein demonstrationsprojekt im schaufenster intelligente energie digitale agenda für die energiewende es heißt sie cells und wie sie sehen die folie ist ja sehr komplex also auch ein komplexes projekt aber sie sehen hier oben die märkte die ich angesprochen habe terminmarkt spotmarkt system dienstleistungsmarkt hier ist in die netz führer ist die netzführung einmal auf die seite und auf vfb seite es wird dann verschiedene aggregatoren zum beispiel benötigen die eben die informationen entsprechend weitergeben wir haben hier unten intelligente steuerungseinheit ungen die die signale entsprechend verarbeiten und an die erzeugungsanlagen weitergeben und oder eben entsprechend auch von den märkten bekommen und auch an die erzeugungsanlagen weitergeben was sie hier aber klar sehen dass auf jeden fall kwk anlagen sowohl auf der mittelspannungsebene als auch auf der niederspannungs ebene eine ganz zentrale rolle in diesen zukünftigen smart wird konzept spielen werden dass sie das ist sozusagen cellular aufgebaut es gibt die zelle in einem weitgehend autonome entscheidungen innerhalb der zelle zur erfüllung der aufgaben im energiemarkt treffen kann das heißt es erstmal autonomen für den ausgleich angebot und nachfrage innerhalb der zelle verantwortlich steht aber auch im informationsaustausch mit den nachbar zellen mit anderen zellen und wenn es eben erforderlich ist wird auch der energetische austausch zwischen den zellen stattfinden was dann ein hoffentlich reserviertes und marktfähiges system bei deutlich reduzierter komplexität hervorbringen wird ziel ist hier mit den erkenntnissen die schon aus den verschiedenen einzelthemen forschungen zur verfügung stehen es wurden nämlich schon zahlreiche forschungsprojekte ja im themenfeld markt wird gemacht diese zusammenzuführen und dann in

diesem cells als ein flächendeckendes demonstrationsprojekt umzusetzen was dann natürlich einen entsprechenden mehrwert für die gesamte systemische optimierung schafft in diesem satz ist sind sowohl baden württemberg teile von baden württemberg als auch bayern als auch hessen integriert so dass man hier ein großflächiges zell system aufbauen möchte und das kann man dann eben flächendeckend demonstrieren wir sehen auch die möglichkeit daneben synergien mit anderen schaufenster projekten in diesem intelligente energie forschungsprojekt zu nutzen und dann von diesen zählern satz hier im süden deutschlands auch in den norden und in den westen tatsächlich zu verknüpfen so dass wir dann als ziel des projektes haben dass deutschland als vorreiter zum beim einsatz von intelligenten energiesystemen wird und als schlusswort die neue kwk wird hier ein wesentlicher teil dieses robusten energiesystems der zukunft sein vielen dank für ihre aufmerksamkeit vielen dank frau schmidt das ist die zukunft da sonst hingehen und sie haben aufgezeigt zum einen wo es hingehen soll aber was noch getan werden muss um dahin zu kommen