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Forschungsstelle
BFE
Projektnummer
SI/500674
Projekttitel
Potential der Schweizer Infrastrukturanlagen zur Lastverschiebung

Texte zu diesem Projekt

 DeutschFranzösischItalienischEnglisch
Kurzbeschreibung
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Publikationen / Ergebnisse
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Schlussbericht
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Erfasste Texte


KategorieText
Kurzbeschreibung
(Englisch)

In future, the infrastructure plants, so the wastewater treatment plants, water industries and waste incineration plants have an installed electrical power of approximately 1 GWel. The aim of this research is the investigation of the real capacities for the supply of (positive and negative) operating reserve / controlling power range for Switzerland.

Publikationen / Ergebnisse
(Deutsch)
Ziel dieser Untersuchung ist die realen Kapazitäten für die Lastverschiebung in Bezug auf die Stromnetze an konkreten Fallbeispielen bei den Infrastrukturanlagen zu untersuchen und die technischen und ökonomischen Potenziale für die Schweiz zu ermitteln. Zu diesem Zweck werden die technische Machbarkeit, die Akzeptanz der Massnahmen von den Betreibern, die Kosten und Wirtschaftlichkeit an typischen Fallbeispielen (3 Kläranlagen, 3 Wasserversorgungen und 2 KVA untersucht. Die Arbeiten konnten planmässig gestartet werden. An einer ersten Sitzung mit dem Auftraggeber wurden die Anforderungen seitens der Netze genauer definiert und die Kriterien für die Auswahl der Fallbeispiele festgelegt. Bereits konnten konkrete Fallbespiele bestimmt und mit ersten Betreibern Kontakt aufgenommen werden, die für eine Zusammenarbeit zusagten. Wir können mit den weiteren Arbeiten insbesondere der Erstellung der ersten Machbarkeitsstudien planmässig starten. Das Interesse in der Branche ist erfreulich gross und es meldeten sich diverse Anlagenbetreuer wegen den Fallstudien bei uns. Zudem werden die Ergebnisse aus der Studie sowie die Überlegungen dazu beim Bundesamt für Energie in der Branche mit Spannung erwartet.

Auftragnehmer/Contractant/Contraente/Contractor:
InfraWatt

Autorschaft/Auteurs/Autori/Authors:
Diverse gem. Bericht,
Zugehörige Dokumente
Schlussbericht
(Deutsch)
Der jederzeitige Ausgleich der Leistungsbilanz der Stromnetze gehört zu den grossen Herausforderungen in der künftigen Energieversorgung, insbesondere um die Netze trotz fluktuierender Stromproduktion aus Sonne und Wind stabilisieren zu können. So war es naheliegend die Potentiale zur Lastverschiebung bei den grössten Stromverbrauchern in den Gemeinden zu untersuchen, also den Abwasserreinigungsanlagen (ARA), Wasserversorgungen (WV) und Kehrichtverbrennungsanlagen (KVA). Die Untersuchungen an jeweils zwei bis drei konkreten Fallbeispielen zeigten, dass die Potentiale zur Lastverschiebung tatsächlich beträchtlich sind, dass die Betreiber aber angesichts ihrer Hauptaufgabe - der Ver- und Entsorgung von Wasser, Abwasser und Abfall - ihre Stromproduktion und insbesondere ihre Stromverbraucher nicht beliebig ab- oder zuschalten können.Die Hochrechnung ergab für alle Infrastrukturanlagen ein Potential für 2012 für 1 Stunde von 140 MW positiver und 233 MW negativer Regelleistung im Jahresmittel. Es steigt in Zukunft bis im Jahre 2050 auf rund 198 bzw. 290 MW an. Bei der positiven Regelleistung steuert das Abschalten der Stromverbraucher etwas mehr als die Hälfte bei, bei der negativen Regelleistung trägt die Stromproduktion rund zwei Drittel zum Potential bei. Die Potentiale steigen für Regelleistungen für mehr als 15 Min. noch leicht an und sinken für Regelleistungen für mehr als 2 Stunden - abgesehen von der negativen Regelleistung 2050 - auf beinahe die Hälfte ab.Vom gesamten Potential der rund 3900 Infrastrukturanlagen in der Schweiz könnten alleine die grössten 40 ARA, 30 WV und 30 KVA heute rund 100 MW positive und rund 200 MW negative Regelleistung anbieten und in Zukunft bis zu 150 bzw. 250 MW, was eine mögliche Erschliessung erleichtert. Auch wenn diese Zahlen noch einen gewissen Unsicherheits- und Streubereich aufweisen, zeigen sie doch, dass das Potential beachtenswert ist, es liegt in der Grössenordnung von einem halben Gaskombikraftwerk.Die ARA und KVA können zudem auch zur saisonalen Lastverschiebung einen Beitrag von rund 250 GWh/a heute bzw. von rund 350 GWh/a im Jahre 2050 leisten, wobei die Kosten zurzeit noch hoch sind. Die KVA können durch Ausnutzung der Überkapazitäten und Lagerung des Abfalles mit Ballen mehr Strom im Winter produzieren. Die ARA können im Winter das Klärgas zur maximalen Stromproduktion nutzen und im Sommer das Klärgas ins Erdgasnetz z.B. für Treibstoff einspeisen und den Faulturm mit Abwasserwärmepumpen beheizen.

Auftragnehmer/Contractant/Contraente/Contractor:
InfraWatt

Autorschaft/Auteurs/Autori/Authors:
Zugehörige Dokumente
Schlussbericht
(Englisch)

The balancing of power networks at any given time is one of the major challenges for the future energy supply, in particular in order to be able to stabilize the grid with an increasing amount of fluctuating electricity production out of renewable sources such as sun and wind. It was therefore obvious to investigate the potential for load shifting amongst the largest electricity consumers in the communities, i.e. the wastewater treatment plants (WWTP), the public water suppliers and the waste incineration plants (WIP). The analyses on each two to three concrete case studies showed that the potential for load shifting is indeed considerable but that the operators in the light of their main tasks, namely, the supply and disposal of water, wastewater and waste, cannot turn on and off arbitrarily their power generators and consumers.

The projection for 2012 showed a potential for all these infrastructure facilities for 1 hour the provision of 140 MW positive and 233 MW negative regulating power on an annual average. In the future it will have risen by the year 2050 to around 198 or 290 MW respectively. With regard to the provision of positive regulating power the turning off of the electricity consumers contributes slightly more than half and with regard to the negative regulating power the power generation contributes about two-third to the potential. The potentials rise still slightly for regulating power for more than 15 minutes and they decrease to nearly the half for the regulating power for more than 2 hours, with the exception of the negative regulating power 2050.

Of the total potential of the approximately 3900 infrastructure facilities in Switzerland the 40 biggest sewage treatment plants, 30 water provision facilities and 30 incinerations plants can offer together already today around 100 MW of positive and around 200 MW negative regulation power and in the future up to 150 and 250 MW respectively, facilitating the possible yield of these potentials. Even though these figures have a certain uncertainty range, they nevertheless evidence that the potential is remarkable; it is about half a gas combined cycle power plant.

Additionally, the WWTPs and WIPs can make a contribution to the seasonal load shifting of around 250 GWh/a today and approximately 350 GWh/a in the year of 2050 respectively with the costs being still quite high. The WIPs can produce more electricity during winter time by utilizing the excess capacity and the storage of waste in bales. The WWTPs can use the digester gas for the maximum power production in winter and in summer they can feed the digester gas into the natural gas grid (for example, for fuel) and they can heat the digester tower with waste heat pumps.
Schlussbericht
(Französisch)
Le maintien en tout temps de l'équilibre de puissance des réseaux électriques appartient aux plus grands défis d’un approvisionnement sûr en électricité, notamment en raison des fluctuations de la production d'électricité d'origine solaire et éolienne. Il était donc intéressant d'étudier le potentiel de réglage d’usines de valorisation thermique des déchets (UVTD), de stations d'épuration (STEP) et de réseaux d’approvisionnement en eau potable, qui sont de grands consommateurs locaux d'électricité. Les évaluations réalisées sur 2 à 3 cas concrets par type d'infrastructure ont montré que le potentiel d'équilibrage de puissance de telles infrastructures est conséquent. Néanmoins, les exploitants ayant pour tâche primaire l'élimination des déchets, l'approvisionnement ou l'épuration des eaux, ils ne peuvent enclencher ou déclencher les consommateurs ou producteurs d'électricité à volonté.L'extrapolation des résultats sur l'ensemble des infrastructures de Suisse donne un potentiel de puissance de réglage positif de 140 MW et 233 MW de puissance de réglage négatif en moyenne annuelle. Ce potentiel augmente d’ici à 2050 à 198 MW, respectivement 290 MW. Dans le cas du réglage positif, plus de la moitié du potentiel est dû au déclenchement de consommateurs. Pour le réglage négatif, la production d'électricité compte environ pour les deux tiers du potentiel. Les potentiels de réglage augmentent légèrement au-delà de 15 minutes et diminuent de moitié pour des durées supérieures à 2 heures, à l'exception du réglage négatif à l'horizon 2050.Des quelque 3900 infrastructures en Suisse, les 40 plus grandes STEP, les 30 plus importants réseaux d'eau potable et les 30 UVTD peuvent offrir environ 100 MW de réglage positif et 200 MW de réglage négatif aujourd'hui déjà. Ce potentiel s'élève à 150 MW, respectivement 250 MW à l'avenir, ce qui simplifie grandement les systèmes à mettre en place. Même si, à ce stade, ces résultats comportent des incertitudes, ils montrent que le potentiel de réglage des infrastructures équivaut environ à la moitié de celui d’une centrale à gaz combinée, ce qui est notable.De plus, les STEP et les UVTD peuvent contribuer au réglage saisonnier à hauteur d'environ 250 GWh/an actuellement et 350 GWh/an en 2050, bien que les coûts soient encore trop élevés à l'heure actuelle. Les UVTD peuvent, grâce au stockage de déchets sous forme de balles, générer plus d’électricité en hiver. Les STEP quant à elles, peuvent valoriser le biogaz en hiver pour la production simultanée d'électricité et de chaleur, alors qu’en été, le biogaz peut être injecté dans le réseau de gaz naturel p.ex. pour des véhicules à gaz, le chauffage du digesteur s'effectuant au moyen d'une pompe à chaleur sur les eaux usées.

Auftragnehmer/Contractant/Contraente/Contractor:
InfraWatt

Autorschaft/Auteurs/Autori/Authors: