Microgridlösungen

Was ist ein Microgrid?

Microgrids sind klein dimensionierte Systeme zur Stromerzeugung und -verteilung. Ein solches Energienetz umfasst Verbraucher, einschließlich thermischer Verbraucher, und dezentrale Energieressourcen (DERs) wie Motoren, erneuerbare Energieträger und Speicher.

• Ein Microgrid kann als isoliertes System oder unter klar definierten physischen und elektrischen Grenzbedingungen betrieben werden, wenn es an das öffentliche Stromnetz angeschlossen ist.
• Der Leistungsbereich liegt üblicherweise zwischen 0,1 bis 10 MW; für industrielle und gewerbliche Anwendungen gibt es auch größere Systeme. 
• Früher wurden Microgrids hauptsächlich für den Netzzugang und die Notstromversorgung eingesetzt. Heute und in Zukunft will man mit diesen Lösungen vor allem mehr Widerstandsfähigkeit erreichen und nachhaltige, aber auch wirtschaftliche Alternativen zum öffentlichen Netz schaffen.

Sehen Sie sich unser kurzes Video über das Beispiel eines Microgrids an einem Flughafen in Pennsylvania an.

Typischer Umfang eines Microgrids

Ein typisches Microgrid besteht aus einer disponierbaren dezentralen Energieressource (dDER), und weiteren Energieerzeugern, wie zum Beispiel einer Photovoltaikanlage, und einem Speicher, beispielsweise einem batteriegestützten Energiespeichersystem, (BESS).

Die Entwicklung lokaler Microgrids mit einer KWK-Lösung führt nicht nur zu einer zuverlässigen Stromversorgung, sondern liefert auch Wärmeenergie, erhöht den Gesamtwirkungsgrad und verbessert die CO₂-Bilanz.

Die wichtigsten Gründe für den Aufbau lokaler Microgrids sind:

• die Notwendigkeit, die Zuverlässigkeit der Stromversorgung zu verbessern, oder
• der Wunsch, von kostspieligen zentralen Energiequellen unabhängig zu werden, insbesondere während der Spitzenverbrauchszeiten, oder
• die Notwendigkeit zur Reduktion des CO₂-Fußabdrucks des Unternehmens/der Gemeinde durch den Einsatz einer Kraft-Wärme-Kopplung als effizientere Art der Energieerzeugung im Vergleich zu zentralen Energiequellen, oder
• die Möglichkeit, die traditionell mit gasförmigen Kraftstoffen betriebene lokale Kraft-Wärme-Kopplung mit erneuerbaren Energieträgern zu kombinieren. 

Vorteile von Microgrids 

• Integration erneuerbarer Energien
  Durch ein intelligentes Management von disponierbaren DERs wie Motoren und volatilen DERs (z. B. PV und Windkraft) können Microgrids ein breites Spektrum von erneuerbaren Energieressourcen nutzen, ohne die Ausfallsicherheit zu beeinträchtigen.
  
  
• Lastspitzenkappung
  In Kombination mit einem BESS kann das Microgrid Lastspitzen dadurch reduzieren, dass die Batterien bei hohem Strombedarf entladen und bei geringem Bedarf aufgeladen werden. Dies ermöglicht eine Reduktion der Leistungsentgelte. Ein solches Lastmanagement versetzt Sie zudem in die Lage, Investitionen in die Netzinfrastruktur aufzuschieben.
  
  
• Energie-Arbitrage
  Wenn Ihre Anlage ans öffentliche Stromnetz angeschlossen ist, kann die Echtzeit-Preisarbitrage zu einer wichtigen Einnahmequelle werden, um die Wirtschaftlichkeit zu verbessern und den Return on Investment des Microgrids zu steigern.
  
  
• Zuverlässige Stromversorgung/Inselbetrieb
  Bei Netzproblemen lässt sich das Microgrid vom öffentlichen Stromnetz trennen. Im Inselbetrieb ist es auf Ausfallsicherheit optimiert. Sind die Probleme behoben, erfolgt die nahtlose Synchronisation des Microgrids mit dem öffentlichen Stromnetz.
  
  
• Spinning Reserve
  Das dynamische Management der sogenannten rotierenden Reserve (Spinning Reserve) sorgt für einen stabilen Inselbetrieb. Batteriespeichersysteme erhöhen den Brennstoffwirkungsgrad weiter und verbessern die CO₂-Bilanz.
  
  
• Zusatzleistungen
  Ein Microgrid unterstützt das Übertragungsnetz, indem es Regelenergie zur Verfügung stellen kann. 
  
  
• Optimierter Eigenverbrauch
  Bei niedrigen Einspeisetarifen lassen sich die Energiekosten senken. Überschussenergie aus erneuerbaren Quellen kann gespeichert und bei Bedarf genutzt werden.

Der Jenbacher Ansatz

Der Microgrid Controller

Der neue Jenbacher Microgrid Controller der INNIO Gruppe ist die logische Weiterentwicklung des an sich schon funktionsreichen Jenbacher Master Controllers und integriert eine Vielzahl an dezentralen Energieressourcen (DERs), wie z. B. erneuerbare Energien und Speicher. Gleichzeitig gewährleistet er hohe Leistungszuverlässigkeit und Anlagenverfügbarkeit. 

Die vor Ort befindliche Steuerung ist so konzipiert, dass sie die Stabilität des Microgrids einschließlich der DERs und Verbraucher unter allen Betriebsbedingungen sicherstellt. Im Inselbetrieb hat die Zuverlässigkeit der Stromversorgung höchste Priorität. Der Microgrid Controller regelt Frequenz und Spannung für jedes gegebene Lastszenario und optimiert die Nutzung der angeschlossenen DERs, um maximale Ausfallsicherheit zu gewährleisten. Im unwahrscheinlichen Fall eines Totalausfalls sind der Jenbacher Microgrid Controller und das Jenbacher Aggregat schwarzstartfähig.

Erfahren Sie mehr über unseren Jenbacher Microgrid Controller - für Nachhaltigkeit und Resilienz Ihres Microgrids. In Kombination myPlant Optimierung der INNIO Group kann er die wirtschaftliche Leistung Ihres Microgrids noch weiter verbessern, indem er die Betriebseffizienz und Rentabilität steigert.

myPlant Optimierung

Wirtschaftlichkeit und Energiemanagement lassen sich aber noch weiter optimieren, wenn das Microgrid mit dem optionalen Tool myPlant  Optimierung verbunden wird. Diese auf künstlicher Intelligenz basierende Lösung verfolgt einen ganzheitlichen Ansatz und verbessert die betriebliche Effizienz Ihres gesamten Anlagenportfolios, vom Motor über die Wärmepumpe bis hin zu Wärmespeicher und Photovoltaikanlage. Und das stets unter Berücksichtigung Ihrer betrieblichen Anforderungen und gesetzten Jahresziele.

„Optimierung/optimieren" bezieht sich auf die automatisiert erstellten Handlungsempfehlungen der myPlant Energiemanagement-Lösung zur Verbesserung des Status Quo von Direktvermarktung und ressourcenschonendem Anlagenbetrieb.

Wenn die Zuverlässigkeit der Energieversorgung entscheidend ist

Der Einsatz von Gasmotoren ist besonders wichtig, wenn Ihr Microgrid Energie in kritische Infrastruktur liefert, in denen eine unterbrechungsfreie Stromversorgung von entscheidender Bedeutung ist (z. B. in Krankenhäusern, Rechenzentren oder bei Industrieanlagen).

Jenbacher Motoren erreichen ihre volle Leistung innerhalb weniger Minuten und versorgen Ihr Microgrid mit der nötigen Energie, wenn sie gebraucht wird.

Gleichzeitig sind Jenbacher Motoren aufgrund ihrer generell geringeren Emissionen umweltfreundlicher als Dieselmotoren. Aufgrund der steigenden Umweltanforderungen werden Gasmotoren daher häufig in Microgrids mit KWK-Lösungen eingesetzt. Jenbacher Lösungen bieten Kraftstoffflexibilität und können mit unterschiedlichen Gasqualitäten betrieben werden. Darüber hinaus sind sie für den Einsatz bei hohen Umgebungstemperaturen und in großen Höhenlagen geeignet.

Da Jenbacher Motoren mit gasförmigen Kraftstoffen betrieben werden, können sie bei Bedarf dynamisch zugeschaltet werden, um in Spitzenlastzeiten Energie zu erzeugen. In vielen Fällen sind Gasmotoren im Vergleich zu Industriegasturbinen weniger empfindlich gegenüber häufigen Starts und Stopps. Dies gewährleistet die notwendige Flexibilität, um im „Peak-Shaving“-Modus Spitzenlasten ausgleichen zu können.

 

Vorteile von Kraft-Wärme- und Kraft-Wärme-Kälte-Kopplung

Jenbacher KWK-Lösungen der INNIO Gruppe werden von unseren Kund:innen weltweit in unterschiedlichen Anwendungen zur Energieversorgung eingesetzt, unter anderem in der industriellen Fertigung, im gewerblichen und kommunalen Bereich sowie in Gewächshäsuern.

• Kraft-Wärme-Kopplung.  Unsere Jenbacher Motoren arbeiten äußerst effizient in Kraft-Wärme-Kopplungsanlagen. Unter Kraft-Wärme-Kopplung (KWK) versteht man die gleichzeitige Erzeugung von Strom und Wärme. Neben der effizienten Stromerzeugung wandeln Jenbacher KWK-Systeme die Abwärme, die beim Betrieb eines Motors entsteht, in nutzbares Warmwasser oder Dampf um. Dies ist in der Regel effizienter als die getrennte Erzeugung von Strom und Wärme in eigenen Kraftwerken. Kraft-Wärme-Kopplungslösungen mit Jenbacher Motoren erreichen Gesamtwirkungsgrade von bis zu 95 % und maximieren so die Umwandlung der im Gas enthaltenen Energie in nutzbare Energie. Dadurch wird Ihr Microgrid mit KWK-Lösung effizienter und gleichzeitig verringert sich Ihr CO₂-Fußabdruck.

• Kraft-Wärme-Kälte-Kopplung.  Je nach Bedarf können Sie auch den Einsatz von Kraft-Wärme-Kälte-Kopplungssystemen (KWKK) in Betracht ziehen. Bei diesen Systemen wird eine Kraft-Wärme-Kopplungsanlage mit einer Absorptionskältemaschine kombiniert. Jenbacher Motoren bieten eine effiziente Lösung für Klimatisierungs- und/oder Kühlanwendungen. Zudem gewährleisten die Kraft-Wärme-Kopplungskomponenten einen hohen Wirkungsgrad und geringe Schadstoffemissionen. Absorptionskältemaschinen sind eine kostengünstige und umweltfreundliche Alternative zu konventionellen Kompressionskältemaschinen. Die Kombination dieser beiden Elemente sorgt für eine optimale Nutzung des Kraftstoffs, ermöglicht den Verzicht auf FCKW-Kältemittel und führt zu einer Reduktion der Schadstoffemissionen.

Die richtige Lösung für Ihren Energieträger

• Erneuerbare Gase. Unsere Motoren laufen nicht nur mit Pipelinegas effizient. Sie können auch mit Biogas, Deponiegas, Klärgas und anderen Gasen betrieben werden und helfen unseren Kund:innen, ihre Umweltziele zu erreichen.
  
  
• Wasserstoff. Jenbacher ist „Ready for H₂" - schon vor Jahren wurde der erste wasserstoffbetriebene Jenbacher Motor auf den Markt gebracht. Unsere Jenbacher Motoren können sowohl mit einem Gemisch aus Gas und Wasserstoff als auch mit reinem Wasserstoff betrieben werden. Die meisten der bereits installierten Motoren, die mit Erdgas und anderen Gasen betrieben werden, können auf Wasserstoff umgerüstet werden.

*Grundsätzlich können „Ready for H₂”-Aggregate von Jenbacher später auf reinen Wasserstoffbetrieb umgerüstet werden. Details zu den Kosten und zum Zeitrahmen für eine künftige Umstellung können variieren und müssen im Einzelfall geklärt werden.

Flexible und skalierbare integrierte Lösungen

Jenbacher Technologie kann sowohl für neue Microgrid-Projekte als auch zur Modernisierung bestehender Microgrids eingesetzt werden.

Flexibilität ist die Voraussetzung für eine gelungene Integration. Daher werden Jenbacher Lösungen als Module für die Installation in einem Gebäude oder als integrierte Lösungen angeboten: Die Palette reicht von der Containerlösung zur Stromerzeugung bis zu Kraft-Wärme- oder Kraft-Wärme-Kälte-Kopplungsanlagen. 

Jenbacher Container sind für Motoren der Baureihen 2, 3, 4 und 6 verfügbar. Dank jahrzehntelanger Erfahrungen mit über 3.000 ausgelieferten Containeranlagen bieten unsere Aggregatcontainer optimale Leistung unter verschiedenen Standortbedingungen. Da für das Gesamtpaket die gleichen hohen Qualitätsstandards gelten wie für den Motor, sorgen unsere Containerlösungen für eine zuverlässige Strom- und Wärmeversorgung.

 

Die Containerlösungen von Jenbacher bieten unseren Kund:innen eine Vielzahl an Vorteilen, die sich aus den besonderen Produktmerkmalen ergeben:

 Produktmerkmale 

• Vorinstallierte Systemlösung mit allen Anlagenkomponenten 

• Kompakte Bauweise

• Alle Komponenten sind perfekt auf die spezifischen Anforderungen der jeweiligen Anwendung abgestimmt 

Kundenvorteile

• Schnelle und einfache Installation mit minimalem Anlagenbau vor Ort

• Geringerer Platzbedarf am Standort

• Optimale Leistung des Gensets durch den Hersteller gewährleistet

Hier erfahren Sie mehr über die Jenbacher Containerlösungen.