Institut für Solare Energieversorgungstechnik Königstor 59 Verein an der Universität Kassel e.V. D-34119 Kassel Bereich Information und Energiewirtschaft http://www.iset.uni-kassel.de Kassel DeMoTec Hanau Electrical Engineering and Systems Technology for the Use of Renewable Energies and Decentral Energy Supply Applications- oriented Research and Development Institut für Solare Energieversorgungstechnik Verein an der Universität Kassel e.V. www.iset.uni- kassel.de Control of Virtual Power Plants with 100 % Renewable Energy Sources 3rd EAWE PhD Seminar Pamplona 10.10.2007 Reinhard Mackensen
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Institut für Solare EnergieversorgungstechnikKönigstor 59 Verein an der Universität Kassel e.V.D-34119 Kassel Bereich Information und Energiewirtschaft.
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Institut für Solare Energieversorgungstechnik Königstor 59Verein an der Universität Kassel e.V. D-34119 KasselBereich Information und Energiewirtschaft http://www.iset.uni-kassel.de
Kassel DeMoTec
Hanau
Electrical
Engineering and
Systems Technology
for the Use of
Renewable Energies
and Decentral
Energy Supply
Applications-
oriented Research
and Development
Institut für Solare
Energieversorgungstechni
k
Verein an der
Universität Kassel e.V.
www.iset.uni-
kassel.de
Control of Virtual Power Plants with 100 % Renewable Energy
Sources
3rd EAWE PhD SeminarPamplona 10.10.2007
Reinhard Mackensen
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Agenda
- Motivation for this work- The 100% renewables scenario - The virtual power plant- First results- Future work
Reinhard Mackensen – 10.10.2007
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Motivation – Powergeneration in Germany
Reinhard Mackensen – 10.10.2007
Source: Statistisches Bundesamt Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie Verband der Elektrizitätswirtschaft - VDEW - e.V. Statistik der Kohlenwirtschaft e.V.: AG Energiebilanzen e.V. Berechnungen des DIW Berlin. 22. August 2006
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Motivation – Reasons to use renewable energy ressources
Reinhard Mackensen – 10.10.2007
Quellen: Statistisches Bundesamt Stand: 22. August 2006
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Motivation – Reasons to use renewable energy ressources
Reinhard Mackensen – 10.10.2007
Quellen: Statistisches Bundesamt Stand: 22. August 2006
For 62% offuel has
to be imported
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Motivation – Reasons to use renewable energy ressources
Reinhard Mackensen – 10.10.2007
Quellen: Statistisches Bundesamt Stand: 22. August 2006
For 62% offuel has
to be imported
CO2
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Motivation – Reasons to use renewable energy ressources
Reinhard Mackensen – 10.10.2007
Quellen: Statistisches Bundesamt Stand: 22. August 2006
For 62% offuel has
to be imported
CO2
40% CO2 reduction of the value 1990
until 2020
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Motivation – Reasons to use renewable energy ressources
Reinhard Mackensen – 10.10.2007
Quellen: Statistisches Bundesamt Stand: 22. August 2006
For 62% offuel has
to be imported
CO2
40% CO2 reduction of the value 1990
until 2020
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Motivation – Reasons to use renewable energy ressources
Reinhard Mackensen – 10.10.2007
Quellen: Statistisches Bundesamt Stand: 22. August 2006
For 62% offuel has
to be imported
CO2
Phasing out nuclear Energy until 2021
40% CO2 reduction of the value 1990
until 2020
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Motivation – The invention of the project virtual power plantwith 100% reneable energy sources
The two main questions are:
1. Potential: Is it possible to replace all conventional power generation with renewables?
2. Availability: Have renewables the ability to meet the consumption any time?
Reinhard Mackensen – 10.10.2007
At the energy summit talks in 2006 three of the leading companies of the renewable industry promised to produce evidence to supply the German electricity system with Energy from 100% renewable sources.
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The 100% renewables scenario – Net power generation
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The virtual power plant – Virtual plant, real energy
Reinhard Mackensen – 10.10.2007
Combination of wind, pv, biogas
and pumped hydro
Model 1/10000
Wind Solar Biogas Hydro
GWh 16,8 6,0 10,0 8,2
MW 12,6 5,5 4,0 1,0
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The virtual power plant – Main principle
Reinhard Mackensen – 10.10.2007
The calculation of the energymix is done in two ways:
For the future:Weather forecasts lead to power forecasts and
schedules.
For the actual timestep:Controlling/Adjusting the schedules.
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The virtual power plant – Main principle
Reinhard Mackensen – 10.10.2007
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The virtual power plant – Main principle
Reinhard Mackensen – 10.10.2007
Calculating the demand
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The virtual power plant – Main principle
Reinhard Mackensen – 10.10.2007
Forecasting photovoltaics
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The virtual power plant – Main principle
Reinhard Mackensen – 10.10.2007
Forecasting wind
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The virtual power plant – Main principle
Reinhard Mackensen – 10.10.2007
Creating biogas schedules
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The virtual power plant – Main principle
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Creating hydro schedules
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Agents
The virtual power plant – Interfaces
Reinhard Mackensen – 10.10.2007
Ca
lcu
latio
na
lgo
rith
m
Load
Wind
Biogas
Import/Export
PV
Hydro
Results
Control
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The virtual power plant – Graphical userinterface
Reinhard Mackensen – 10.10.2007
System is runningoperationally
since3rd of July
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First results – Simulation 2006
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Future work
Reinhard Mackensen – 10.10.2007
Inspection of different scenarios, further sources and storageImproving modelsImproving wind- and pv generation forecastsUse of short-term forecastsImprove the InterfacesInspection of costs
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The virtual power plant - Calculationalgorithm
Reinhard Mackensen – 10.10.2007
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The 100% renewables scenario – Energyproduction of renewables
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The 100% renewables scenario – Energyproduction of renewables
Biogas 2006 Future…
Tons of Corn/Hektar 50 70
m3 Gas/Ton of corn 200 200
kWh/m3 5 5
kWhel/kWh/m3 2 2,5
Agricultural land in Mio. ha 17 17
GWhel 18.600 100.000
Gas Mio. m3 9.300 40.000
Mio. Ton 46,5 200
Mio. Hektar 0,930 2,857
% Agricultural land for el. power generation 5,47% 16,81%
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