VIKAFEE SLIMME ELEKTRISCHE NETTEN VIKAFEE. Maandag 02 April 2012 om 19:30 u HUIS VAN DE BOUW. Samenstelling presentatie :

Transcriptie

1 VIKAFEE SLIMME ELEKTRISCHE NETTEN VIKAFEE Maandag 02 April 2012 om 19:30 u HUIS VAN DE BOUW door : EANDIS Melle Samenstelling presentatie : Heren ANTONY ZEGERS HENDRIK DE PRETER Elke nadruk of overname strikt verboden zonder toestemming va EANDIS--Melle

2 Agenda Welkom "#$$%&'%((%) Korte voorstelling Eandis Uitdagingen voor de elektriciteitssector Studies en projecten *,-%)&..)&/%(& %"%0(1#2#(%#(3)%(&4.)&$15%) Elektrische voertuigen April 2012 Distribution Management System Telebeheer 2 Situering Eandis in energiemarkt Eandis Producenten elektriciteit CREG / VREG Invoerders aardgas Elektriciteit - aardgas - netten - distributie Eandis voert exploitatietaken uit voor zeven distributienetbeheerders voor elektriciteit en aardgas : Gaselwest, IMEA, Imewo, Intergem, Iveka, Iverlek en Sibelgas Elia Fluxys Distributienetbeheerders Leveranciers Klanten 3 4 Gemengde distributienetbeheerders elektriciteit 5 Distributienetbeheerders 6 Beheren, bouwen en onderhouden voor een bepaald grondgebied het distributienet voor elektriciteit en aardgas Vervoeren op vraag van de leveranciers de energie tot bij de distributienetgebruikers die op het net zijn aangesloten Treden op als sociale leverancier voor gedropte huishoudelijke klanten Bevorderen het rationeel energiegebruik Beheren het toegangsregister

3 Agenda - Situering Korte voorstelling Eandis Uitdagingen voor de elektriciteitssector Studies en projecten Doelstelling Europa % minder energieverbruik 20 % minder CO2-uitstoot 20 % meer hernieuwbare energie Resultaat Meer hernieuwbare energie Centraal Elektrische voertuigen Verdeeld over het net : fotovoltaïsch, wind, WKK Shift van fossiele brandstoffen naar elektriciteit Distribution Management System Relatief groter aandeel elektrisch verbruik» opkomst elektrische wagens ( PHEV = Plugin Hybrid Electrical Vehicles ) Telebeheer» Warmtepompen 7 8 Probleemstelling Slimme netten - programma Meer lokale productie MISSIE Lokale injectie zorgt voor opwaartse stroom Fluctuerend en weinig controleerbaar Het netwerk wordt bidirectioneel Injectie tot terug in het transportnet Probleem van gelijktijdigheid : De overgang naar actieve netten organiseren met als doel : bedrijfszekerheid op peil houden of doen stijgen investeringen vermijden of uitstellen aansluiting van lokale productie toelaten evolutie van het energielandschap mogelijk maken nood voor opslagcapaciteit Nood aan architectuur om belasting bij productie te houden Voorbereiden op nieuwe marktmechanismen Meer elektrisch verbruik Impact op de infrastructuur Laadpalen, Impact op de processen Specifieke economische modellen Tarieven, contracten 9 10 Grote uitdaging voor de elektriciteitssector Meer lokale productie Lokale injectie zorgt voor opwaartse stroom Fluctuerend en weinig controleerbaar Het netwerk wordt bidirectioneel Injectie tot terug in het transportnet Grote uitdaging voor de elektriciteitssector Shift van fossiele brandstoffen naar elektriciteit : opkomst elektrische wagens Warmtepompen Meer lokale productie Lokale injectie zorgt voor opwaartse stroom Fluctuerend en weinig controleerbaar Het netwerk wordt bidirectioneel Injectie tot terug in het transportnet Relatief groter aandeel elektrisch verbruik Probleem van gelijktijdigheid en benuttiging Shift van fossiele brandstoffen naar elektriciteit : Relatief groter aandeel elektrisch verbruik opkomst elektrische wagens Warmtepompen Probleem van gelijktijdigheid en benutting Impact op processen Specifieke economische modellen Tarieven, contracten Impact op processen Specifieke economische modellen Tarieven, contracten 11 12

4 Fluctuerende productie Decentrale productie: vaststellingen Zon en windenergie: moeilijk aanstuurbaar Enkel neerwaartse regeling Nog geen afspraken Weinig regelgeving verbruik Benuttiging is soms slechts fractie van 8760 u / jaar Cijfers eind 2011 Geïnstalleerd vermogen (effectief in dienst) Basisproductie (kernenergie) Moeilijke regeling Productie van ontbrekende energie wordt moeilijker Windmolens Fluctuerende hernieuwbare energieproductie Hogere flexibiliteit van de klassieke centrales Zeer dure marginale kost WKK ( * ) WKK-Bio Resultaat: Stabiliteit van het net komt in gevaar Voorbeeld: Denemarken Zonnepanelen Benutting ( u/jaar ) 184 MVA 12% 1700 u 19% 287 MVA 19% 4500 u 51% 170 MVA 11% 7000 u 80% 852 MVA 57% 850 u 11% Kerstweekend: veel wind, weinig afname» Negatieve intra-day prijzen» En toch niet uitschakelen: te veel subsidies Windenergie versus belasting Grote uitdaging voor de elektriciteitssector Lastprofiel Wind Lastprofiel Wind Decentrale productie dekt het afnameprofiel niet. GEEN GELIJKTIJDIGHEID tussen productie en afname. 15 Sterk afhankelijk van weersomstandigheden Productie niet op plaats van gemiddeld verbruik ""#$%&'$()*$,"-."#/01"'$23"4562 1"%7#"'%"$8)*$.&'$5"6$9&&# :""'$#0%746,"$1"%7#"'%"$8)$ 606$;)*$.&'$5"6$9&&# Shift van fossiele brandstoffen naar elektriciteit : Relatief groter aandeel elektrisch verbruik opkomst elektrische wagens Warmtepompen Probleem van gelijktijdigheid en benutting Impact op processen Specifieke economische modellen Tarieven, contracten 16 Evolutie belastingen: Illustratief voorbeeld Meer lokale productie Lokale injectie zorgt voor opwaartse stroom Fluctuerend en weinig controleerbaar Het netwerk wordt bidirectioneel Injectie tot terug in het transportnet Windenergie vs belasting Impact van laadactiviteit op woningniveau Actuele gemiddelde residentiële verbruiker kwh per jaar elektrisch algemeen verbruik(verlichting,..) Figuur toont twee opeenvolgende dagen Piekbelasting stijgt van /- 2,8kW naar /- 5kW kwh per jaar verwarming (voornamelijk gas/stookolie) kwh diesel verbruik wagen (15.000km per jaar) Totaal jaarlijks energie verbruik: kwh Mogelijke toekomstige residentiële klant ( in 2030? ) kwh per jaar algemeen elektrisch verbruik (25-30% efficiënter) kwh per jaar verwarming elektrisch (warmtepomp) kwh per jaar laden elektrische wagen Totaal jaarlijks energie verbruik: kwh puur elektrisch Besluit: Ook al gaat het totaal jaarlijks energieverbruik van een gemiddeld huisgezin sterk achteruit, toch merken we een stijging van het elektrisch verbruik: x 3,

5 Probleem van piekbelastingen Impact van de laadactiviteit op de cabine Dimensionering Net = op basis van piekbelasting Vermogen [kw] Bijkomend laadvermogen elektrisch voertuig Probleem: -HOGER AANSLUITINGSVERMOGEN NODIG -SPANNINGSDIPS Oplossingen: -feeder met hogere capaciteit -grotere distributietransfo -oplaadtijdstip verschuiven " in functie van andere wagens, lokale productie, etc... Illustratie Distributiecabine met 100 residentiële klanten 10% EV en PHEV (hypothese) NOOD AAN PEAK SHAVING " Piekbelasting stijgt met 20% Verplaatsen piek naar daluren: Via sturing slimme meter Avondpiek zonder elektrische wagen Residiëntiele last verplaatsing van belasting naar daluren 19u " thuiskomst Tijd [dag] Grote uitdaging voor de elektriciteitssector Gelijktijdigheidprobleem PV productie Probleem: LOKALE PRODUCTIE NIET VOLLEDIG LOKAAL VERBRUIKT " TERUGDRAAIENDE kwh TELLER GEEFT NIET WEER IN WELKE MATE HET NET GEBRUIKT WORDT 21 Meer lokale productie Lokale injectie zorgt voor opwaartse stroom Fluctuerend en weinig controleerbaar Het netwerk wordt bidirectioneel Injectie tot terug in het transportnet Probleem van gelijktijdigheid en benutting Impact op processen Specifieke economische modellen Tarieven, contracten Shift van fossiele brandstoffen naar elektriciteit : Relatief groter aandeel elektrisch verbruik opkomst elektrische wagens Warmtepompen 22 Klant neemt energie van het net Klant injecteert in het net Klant neemt energie van het net Oplossingen? - apart injectietarief - tarief op basis van piekinjectie Residiëntiele last Tijd [dag] Trend: zonnepanelen op laagspanning Verplichting van Eandis om aan het technisch reglement te beantwoorden (norm EN-50160) Door de bidirectionaliteit van het net (door lokale injectie) wordt in het worst case scenario de capaciteit van het net gehalveerd. Illustratie: LS kabel met en zonder PV Opm: 1. In werkelijkheid zal de omvormer uitschakelen, niet moduleerbaar 2. Idem op middenspanningsniveau 253V 230V 207V s avonds: geen PV productie, maximale last Middaguur: maximale PV productie, minimale last Noodzaak voor een ommekeer in gedrag NU: aanbod volgt de vraag Elektrische centrales gepland volgens verwachte vraag Verschil bijgeregeld met centrales Kleine bijkomstige lokale productie Toekomst (uiterste met maximaal groen) Vraag moet het aanbod volgen Enkel groene productie: fluctuerende gedrag Vraag moet fluctuatie volgen Groot verschil in gebruik, comfort,..» (deels) opvangbaar met technologie 23 24

6 Oplossingen Oplossingen in 2 richtingen kostenefficiënte combinatie van 1. Belasting naar een ander moment verschuiven: vraag-aanbodsturing 2. Energie tijdelijk opslaan of bufferen Netwerk verzwaren Buffer technologie Thermisch (warm water, Phase Changing Buffers, koude, ) Fit and forget Perslucht (bedrijven) Lost gelijktijdigheid Opslag technologie Perslucht (test opstellingen) en Benuttiging NIET op Waterstof (hydrolyse, brandstofcel: rendabiliteit?) Hudraulisch (Coo: 1000MW beschikbaar vandaag, niet voor kleine vermogens) Netwerk actief beheren Vliegwielen (zeer korte piekopvang) Batterijen (van EV: haalbaarheid en Business Case??) Meten en schakelen Vraag-Aanbod sturing Uitdaging Aansturen: technisch maar ook economisch haalbaar Energieopslag Vraag - aanbodsturing Problematiek: samenvatting Doelstellingen Doel piekbelastingen uitstrijken in de tijd belastingen of producties afpieken of afschakelen Noden / Oplossingen Push methode Lokale Productie Foto Voltaïsch Windenergie WKK centrale en / of decentrale logica stuursignalen via de slimme meter Nieuwe belastingen EVoertuigen Warmtepompen nood aan aparte bekabeling in woning Pull methode CO2 reductie Directe Gevolgen Bidirectionaliteit Spanningshuishouding Moeilijker uitbating Netwerk Langere hersteltijden Overzicht status netwerk Complexer schakelen Grotere voorzorgsmaatregelen Investeringen in infrastructuur Capaciteit netwerk Indirecte Gevolgen Gelijktijdigheid Piekbelastingen ACTIEF Beheerd Netwerk Project Telebeheer Meer telemetingen Meer telebedieningen Project: DMS Ogenblikkelijke nettoestand Ogenblikkelijke netberekeningen Schakelnota s DMS Fase 2 Storingsbeheer DMS Latere fase Actief aansturen van belastingen en lokale productie prijssignalen sturen ( via slimme meter ) hopen dat belastingen reageren Gemiddelde onderbrekingstijden nood aan logica na de meter slimme toestellen Veiligheid DMS = Distribution Management System Slim netwerk = Grootste uitdaging DMS Distribution Management System Telebeheer eenvoudige en betaalbare technologie Dynamisch beheer van het distributienet Telemetingen Telebedieningen Oplossing moet haalbaar blijven Eenvoudig gebruik Eenvoudige facturatie Slimme meter Informatie uitwisseling met klant Stuursignalen naar de klant 29 30

7 Agenda Elektrische voertuigen Waarom elektrische voertuigen? Korte voorstelling Eandis Uitdagingen voor de elektriciteitssector In Vlaanderen: 3,7 miljoen voertuigen Studies en projecten 3,1 miljoen personenwagens 56,4 miljard km Elektrische voertuigen 16 miljoen ton CO2 - uitstoot Vervangen van fossiele door elektrische voertuigen Reductie fijn stof Distribution Management System Hoger rendement Gebruik groene energie Telebeheer Verwachte groei elektrische voertuigen Datacollectie via voertuiglogging Meetprincipe Totaal 2033: Totaal 2020: Bron: Federaal Planbureau (nov. 2011) Datacollectie via voertuiglogging Datacollectie via voertuiglogging Meetresultaten: stroomverloop van batterij toont de energierecuperatie bij het afremmen stroom Motor mode : versnellen Meetresultaten: stroom- en spanningsverloop van batterij tijdens het laden snelheid Generator mode : afremmen 35 36

8 Auto/fiets opladen Oplaadactiviteit elektrische voertuigen Auto: Karakteristieken: Gemiddelde batterij: 20 kwh / Gemiddeld rijbereik: 140 km Blankenberge: 2 stopcontacten Max. vermogen stopcontact Gemiddelde oplaadduur 1 ste = Normaal laden 3,6 kwatt 5 à 6 uur 2 de = Snel laden 22 kwatt 1 uur Kostprijs elektriciteit: 2,8 Fiets: Karakteristieken: Gemiddeld rijbereik: 50 km Blankenberge: 6 stopcontacten Max. vermogen stopcontact Gemiddelde oplaadduur Opladen 3,6 kwatt 4 uur 3 mogelijkheden: THUISLADEN Grootste aandeel % Sturing via slimme meter LADEN OP PARKINGS Bedrijfsterrein, grootwarenhuis,.. Sturing via klantinstallatie LADEN OP OPENBAAR DOMEIN Pleintjes, openbare parkings Sturing via intelligent oplaadeiland Kostprijs elektriciteit: 0, Principe oplaadeiland Oplaadeiland BEHEERSSYSTEEM EANDIS BEHEERSSYSTEEM UITBATER Voetpadkast Eandis Slimme Meter hotspot hotspot Communicatie data Netaansluiting Elektrische kabels Eenvoudig betaalsysteem Betaling via parkeerautomaat, sms, Per tijdseenheid / parkeerplaats Oplaadeiland Oplaadeiland 41 42

9 Oplaadeiland Real Time DMS als centrale rol in Smart Grids Centrale Productie Uitrol van 71 oplaadeilanden Fotovoltaïsche parken in Vlaanderen in Momenteel operationeel: Basisfunctionaliteiten in Real Time WKK Dynamische visualisatie MS netwerk Blankenberge Meten en actief aansturen & Poperinge Electrische Voertuigen Ondersteuning voor opmaken schakelnota s ( verificaties en simulaties ) Ondersteuning voor incidentafhandeling Nauw contact met EVA: Assets N-1 Analyse EVA = 'Elektrische Voertuigen in Actie' Geavanceerde Functies Decentrale Productie 71 oplaadeilanden binnen tijdsbestek van 3 jaar Fout Localisatie Optimaal gebruik Assets Consortium met externe partners (Telenet, enovates, Vito, ) Short-term load forecasting Industrie Gesubsidieerd door 43 State Estimation & Load Flow Management van Decentrale Productie Demand Side Management ( DSM ) Centrale Productie Overzicht van het landschap Elia 44 Illustratie: Typische DMS installatie Distributie management Systeem HS DMS klanten cabines 225 Transformator stations Multi-utilities in Munich ( Germany ) 770 Schakel posten LS Slimme meter management systeem Distributie cabinesn Slimme meter aansluitingen LS vertrekken 46 Distribution Management System Metingen doorsturen en bevelen ontvangen verdere automatisering, analyse, alarmeringen, voorspellingen, simulatie,.. specifiek voor energiedistributie. Beveiligingen en Intelligente netelementen Bi-directionele beveiligingen Geven onmiddellijke info door: snellere foutlokalisatie (meting/sturing) van het netwerk met actieve componenten en met specifieke economische modellen. Spanningsregelingen waar noodzakelijk Fundering voor de toekomstige exploitatiemethodes, strategieën Communicatie met de centrale DMS: Openen / sluiten van vermogensschakelaars Vormt de basis voor een actieve uitbating Distributie automatisatie systemen Inter-connectie van alle intelligente netelementen in de post Bijkomende applicaties voor Stroom-, spanning-, drukmetingen Status van vermogensschakelaars,. Centraal aansturen van componenten in real-time Telebeheer Centraal data binnenlezen en visualiseren afkomstig van field sensors ( INPUTS ) in real-time en het in praktijk brengen van potentieel nieuwe marktmodellen; faciliteren van meer DP ( 20/20/20 ). Telecommunicatienetwerken Betrouwbare netwerken: zowel in als tussen de cabines en posten Koppeling met metingen van Slimme Meters vanaf rollout. Via glasvezel, seinkabel, DSL, satelliet, GPRS,.. Slimme meter als sensor en communicatie component in het slimme net.» Volgens noodzaak <-> kwaliteit en beschikbaarheid 47 48

10 Telebeheer Distributienetten Decentrale productie Distributiecabines Aanstuurbare klanten DOC IP netwerk "#$%&'$( Uitrollen van een oplossing voor telebeheer, meet- en bedieningspunten in de ruggengraat en de distributielussen van het elektriciteit- en gasnet. teneinde een betere visibiliteit en controle te krijgen op de fluctuerende bidirectionele vermogenstromen. 49