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Stand und Zukunft der Energieversorgung

Date post: 12-Jan-2022
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© Siemens AG 2009 Energy Sector Nationale Bildungskonferenz Elektromobilität 2011 Stand und Zukunft der Energieversorgung Intelligente Netze – Smart Grid Karl-Josef Kuhn Siemens AG, Corporate Technology Ulm, 28. Juni 2011
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Page 1: Stand und Zukunft der Energieversorgung

© Siemens AG 2009Energy Sector

Nationale BildungskonferenzElektromobilität 2011

Stand und Zukunft der EnergieversorgungIntelligente Netze – Smart Grid

Karl-Josef KuhnSiemens AG, Corporate Technology

Ulm, 28. Juni 2011

Page 2: Stand und Zukunft der Energieversorgung

CT TPSlide 2 © Siemens AG 2010

Urbanization

Megatrends pose urgent challenges

Demographic change

Climate change

Increasing scarcityof natural resources

Increasing mobility Growing pressure on infrastructures

Cities are responsible for around 75% of the world’s energy consumptionCities directly or indirectly account for 60% of the world's water use

An overloaded power grid caused a 3-day electrical blackout in New York City in 2003 which led to economic costs of about 1 billion US dollars

Up to 2030, 90% of the world's population growth will occur in cities

Traffic congestion on city streets in Western Europe will more than double between 2006 and 2010

Cities account for roughly 80% of worldwide greenhouse gas emissions; 25 megacities alone 9% - 10%.

Since 2007, 50% of the world’s population lives in cities

Growing demand for health- and elder careUrban air pollution causes an estimated 130,000 premature deaths each year in developing countries

Page 3: Stand und Zukunft der Energieversorgung

CT TPSlide 3 © Siemens AG 2010

Windenergie und Speicherbedarf

Source: VDE

Vattenfall-

Pumpspeicherin Deutschland

7000 MW40.000 MWh

Pumpspeicherin Deutschland

7000 MW40.000 MWh

IfR , TU -Braunschweig

Vattenfall-Grid (February 2008)

Pumpspeicherin Deutschland

7000 MW40.000 MWh

Pump storagein Germany

7000 MW40.000 MWh

IfR , TU -Braunschweig

Cap

acit

yM

W

Wind prognosis

Wind capacityPower flow

Page 4: Stand und Zukunft der Energieversorgung

CT TPSlide 4 © Siemens AG 2010

Deutsche Strombörse EEX / Preis 4. Okt 2009

Hohe negative Preise aufgrund Überangebot durch die Windkrafterzeugung

-500 €/MWh = -50 €ct/kWh!

Page 5: Stand und Zukunft der Energieversorgung

CT TPSlide 5 © Siemens AG 2010

2020 kann fast die Hälfte des deutschenElektrizitätsbedarfs regenerativ erzeugt werden

Der Anteil regenerativer elektrischerEnergie ist heute bereits hoch

Der Anteil der verbrauchtenregenerativen Energiewird deutlich steigen,wenn er nutzbar ist

Page 6: Stand und Zukunft der Energieversorgung

CT TPSlide 6 © Siemens AG 2010

Heutige Stromnetze sind hierarchisch aufgebaut

Developments towards the integratedenergy system: >> The Micro Grid <<

Ring MainUnits

MV-Swgr

LV-Switchgear

> 110 kV

10 kV / 20 kV

0,4 kV

Products needed for control ofload flow and power quality

e.g.Distribution Management Systems / Virtual Power Plants

Power ElectronicsSystem Planning

LV DistributionSystem

PrimaryMV DistributionSystem

SecondaryMV DistributionSystem

E-Car Fast Charging Station Wind < 20 MW Solar < 20 MW

E-car < 10 kWp Solar < 200 kWp CHP*< 50 kVA* Combined Heat and

Power

Load Flow

HV TransmissionSystem

Load Flow

Load Flow

TURBO PowerTURBO PowerTURBO PowerTURBO Power

E-Car Charging Spot

Page 7: Stand und Zukunft der Energieversorgung

CT TPSlide 7 © Siemens AG 2010

Lösungen für die Energieverteilungmüssen bidirektional und balancierend sein

Developments towards the integratedenergy system: >> The Micro Grid <<

Ring MainUnits

MV-Swgr

LV-Switchgear

> 110 kV

10 kV / 20 kV

0,4 kV

Products needed for control ofload flow and power quality

e.g.Distribution Management Systems / Virtual Power Plants

Power ElectronicsSystem Planning

LV DistributionSystem

PrimaryMV DistributionSystem

SecondaryMV DistributionSystem

E-Car Fast Charging Station Wind < 20 MW Solar < 20 MW

E-car < 10 kWp Solar < 200 kWp CHP*< 50 kVA* Combined Heat and

Power

Load Flow

HV TransmissionSystem

Load Flow

Load Flow

TURBO PowerTURBO PowerTURBO PowerTURBO Power

E-Car Charging Spot

Page 8: Stand und Zukunft der Energieversorgung

CT TPSlide 8 © Siemens AG 2010

Das Elektroauto verändert die Beziehungen der Automobilindustrie und Stromwirtschaft

Erzeugung von sauberemStrom

Wechselwirkung

Intelligente undsaubere Mobilität

Batterie

Quelle: Siemens AG, Li-Tec Battery GmbH

Intelligente Energieverteilungund Übertragung

Page 9: Stand und Zukunft der Energieversorgung

Seite 9 © Siemens AG, Corporate Technology

Free Flow of Energy has to be provided

Change from Consumers to ProsumersIncreasing amount of volatile regenerative energyeCars as new switchable / bidirectional big loadsEnergy / Storage can be transported by cars

… will the INTER - ENERGY - NET come??

Increasing intelligence in future energy grids

Page 10: Stand und Zukunft der Energieversorgung

CT TPSlide 10 © Siemens AG 2010

Elektrische Autos als PufferspeicherNutzen der Preisdifferenzen und Stützung von Microgrids

Preisdifferenz zwischen Zeiten mit hohem und niedrigem Energiepreis

Elektrizität wird gehandelt and EEX auf der Basis Preis pro Minute

Risiko sind diepotentielle Batterie-belastung (-alterung)und die Akzeptanz der Autobesitzer

EUR pro MWh

Oct 1, 2010

Oct 2, 2010

Oct 3, 2010

Rückspeisen der Energie ins Netz bei hohem Preis

Laden der Batterie bei niedrigem Preis

Beschreibung Verdienstpotential

Gesamter Peak Power Markt in Deutschland ~ 500 mio EUR p.a.

Ca. ~ 2% kann von Elektro-fahrzeugenaufgenommen werden aufgrund limitierter Batterie-kapazität

~ 10 Mio EUR p.a.

Page 11: Stand und Zukunft der Energieversorgung

CT TPSlide 11 © Siemens AG 2010

Elektrische Autos im Verbund als LeistungsreserveVergütung für die Bereitstellung

In Fällen unplanbarer Netzfluktuation muss Regelleistung aktiviert werden um das Netz zu stabilisieren.

Getriggertes Laden oder V2G Rück-speisung kann genutzt werden als solche Regelleistung (Anschlussleistung >3,6kW)

Hohe Preise werden gezahlt für die Bereitstellung (~Anschlusszeit)solcher Systeme

NetzFre-quenzHz

08:00 09:00 10:00 11:00 12:00 13:00

Ereignis

Stablisie-rung durch Regel-leistung

Gesamter Markt in Deutschland für Regelleistung beträgt ~ 750 mioEUR p.a., ca. 7TW

Wären EVs immer am Netz mit 22kW, könnten ca. 320,000 EVsdiesen Markt abdecken

Bei 30% verfügbarer Zeit reichen ca. 1 MioFahrzeuge

Bis zu 750 EUR p.a.

Beschreibung Verdienstpotential

Page 12: Stand und Zukunft der Energieversorgung

© Siemens AG 2010. All rights reserved.E D SGA-EMPage 12

Regelleistung wird genutzt um sehr kurzzeitig auftretende Netzschwankungen auf der Angebots- und Nachfrageseite auzugleichen

Primary control Tertiary control

50.065 Hz

50.000 Hz

49.935 Hz

0 s 30 s 5 min 15 min 60 min

Control power

Grid frequency

Secondary control Tertiary control

Unforeseen events(e.g., Power plant failure)

Primary control

Secondary control

Minimum tender size 5 MW 10 MW 15 MW

Price for provision ~ EUR 10/kW per month(for both directions)

~ EUR 6/kW per month (for each, pos. and neg.)

~ EUR 1-1.5/kW per month(dependant on daytime)

Working price No payment ~ EUR 0.08/kWh ~ EUR 0.05/kWh

Maximal duration 15 minutes 60 minutes* > 60 minutes

30 min

* Consecutive call-offs are possible (contractually agreed)

Page 13: Stand und Zukunft der Energieversorgung

© Siemens AG| K-J Kuhn | CT T P 1301.07.2011

Schnittstellen

elec

trica

l ene

rgy

com

mun

icat

ion

ener

gy

com

mun

icat

ion

traffi

c

business cases

interfaces

Sources: BMW, Siemens

Page 14: Stand und Zukunft der Energieversorgung

CT TPSlide 14 © Siemens AG 2010

Ladelösungen

AC Wall Box AC Park and ChargeAC Charging Point DC Charging System

Swapping Station SoftwareInductive ChargingSystem

AC Satellite System

Page 15: Stand und Zukunft der Energieversorgung

CT TPSlide 15 © Siemens AG 2010

External charging stationsPower selling

Supply of green powerCheap bulk power

Leasing eCarsElectric drive trainInverter-Charging

Onsite charging stationsPower provision

Billing / RoamingFleet managementLoad management

Siemens baut und betreibt eines nachhaltigen eCarGesamtsystems

4-S: Umweltfreundliche Flotte von ca. 100 eCars mit Energie- und IT-Infrastruktur. Betrieb, Beobachtung und Anpassung des Systems (lernen).

Page 16: Stand und Zukunft der Energieversorgung

CT TPSlide 16 © Siemens AG 2010

Flottenversuch für Virtuelles Kraftwerk auf Siemens-gelände mit Siemensfahrzeugen

Page 17: Stand und Zukunft der Energieversorgung

CT TPSlide 17 © Siemens AG 2010

Siemens schließt die Lücke zwischenEnergieversorgungs- und Mobilitätslösungen von morgen


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