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Stephan Kohler
Das Energiekonzept der BundesregierungDas Energiekonzept der Bundesregierung ‐Herausforderung an die Netzinfrastruktur.14 De ember 2011 Berlin14. Dezember 2011, Berlin
E F F I Z I E N Z E N T S C H E I D E T . 1
Die Gesellschafter der Deutschen Energie‐Agentur.
dena
Vertreten durch das Bundesministerium für Wirtschaft und
Bundesrepublik Deutschland KfW Bankengruppe
Alli SE
50 % 26 %
8 %Technologie
im Einvernehmen mit:
Bundesministerium für Ernährung, Landwirtschaftund Verbraucherschutz
Allianz SE
Deutsche Bank AG
8 %
8 %
Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit
Bundesministerium für Verkehr, Bau und Stadtentwicklung DZ BANK AG 8 %
Stephan Kohler – VorsitzenderAndreas Jung
Geschäftsführung
2E F F I Z I E N Z E N T S C H E I D E T .
Andreas Jung
Die Kompetenz‐ und Handlungsfelder der dena.
3E F F I Z I E N Z E N T S C H E I D E T .
Energiepolitische Rahmenbedingungen.
E F F I Z I E N Z E N T S C H E I D E T . 4
Weltweiter Energiebedarf (New Policies Scenario).Sonstige EE
Biomasse
W k ftWasserkraft
Kernkraft
Erdgasg
Erdöl
Kohle
New Policies Scenario: Der globale Energiebedarf erhöht sich von 2009 bis 2035 um 40 % Anstieg um durchschnittlich 1 3 % pro Jahr
5E F F I Z I E N Z E N T S C H E I D E T .Quelle: IEA, World Energy Outlook 2011
40 %, Anstieg um durchschnittlich 1,3 % pro Jahr.
(Current Policies Scenario: Erhöhung um 51 % von 2009 bis 2035, Anstieg um 1,6 % pro Jahr).
Globale Entwicklung der energiebedingten CO2‐Emissionen in den klimapolitischen Szenarienin den klimapolitischen Szenarien.
Reduktion der CO2-Emissionen im 450 Szenario durch:
Energieeffizienzsteigerungen und der Einsatz bestehender CO2-armer Technologien mittel- und langfristig wichtigste Faktoren für Emissionsreduktionen
6E F F I Z I E N Z E N T S C H E I D E T .
mittel und langfristig wichtigste Faktoren für Emissionsreduktionen.
Flankierend weiterer technologischer Fortschritt notwendig.Quelle: IEA, World Energy Outlook 2011
Energie‐ und klimapolitische Ziele in der EU.
Gipfeltreffen der Staats- und Regierungschefs der EU am 08.03.2007.
Bis 2020 Reduktion des Primärenergieverbrauchs um 20 %.
Bis 2020 Steigerung des Anteils Erneuerbarer Energien auf 20 %.
Bis 2020 Reduktion des Treibhausgasausstoßes um 20 % gegenüber 1990.
EU-Richtlinie zum Ausbau der Erneuerbaren Energien (2009).
Ziel: 20 % Anteil Erneuerbare Energien am Endenergieverbrauch bis 2020.
D t hl d St i f 18 %Deutschland: Steigerung auf 18 %.
Energiegipfel der Staats- und Regierungschefs der EU am 04.02.2011.
Vollendung des Energiebinnenmarktes bis 2014Vollendung des Energiebinnenmarktes bis 2014.
Beschleunigter Ausbau der Energienetze und Kuppelstellen.
Keine verbindlichen Maßnahmen zur Steigerung der Energieeffizienz um 20 %
7E F F I Z I E N Z E N T S C H E I D E T .
bis 2020 vereinbart.
Die energiepolitischen Ziele der Bundesregierung (I).
Mit ihrem Energiekonzept formuliert die Bundesregierung Leitlinien für eine bis 2050 reichende Gesamtstrategie, die den Weg in das Zeitalter der erneuerbaren Energien beschreibt.
Zentrale Zielsetzungen und Maßnahmen:
R d kti d T ibh i i bi 2020 40 % d bi 2050 80 %Reduktion der Treibhausgasemissionen bis 2020 um 40 % und bis 2050 um 80 % (ggü. 1990).Senkung des Primärenergieverbrauchs um 20 % bis 2020 und um 50 % bis 2050 (ggü 2008) sowie Ausschöpfung der Effizienzpotenziale in privaten Haushalten(ggü. 2008) sowie Ausschöpfung der Effizienzpotenziale in privaten Haushalten und im öffentlichen Bereich.Steigerung der Energieproduktivität um durchschnittlich 2,1 %.Red ktion des Wärmebedarfs m 20 % bis 2020 nd m 80 % bis 2050Reduktion des Wärmebedarfs um 20 % bis 2020 und um 80 % bis 2050.Verdopplung der energetischen Sanierungsrate auf 2 % zur Erreichung eines nahezu klimaneutralen Gebäudebestands bis 2050.
8E F F I Z I E N Z E N T S C H E I D E T .
Die energiepolitischen Ziele der Bundesregierung (II).
Reduktion des Stromverbrauchs um 10 % bis 2020 und um 25 % bis 2050(ggü. 2008).Elektrofahrzeuge in Deutschland: 1 Million bis 2020, 5 Millionen bis 2030.Steigerung des Anteils der erneuerbaren Energien am Bruttoendenergieverbrauch auf 18 % bis 2020 und auf 60 % bis 2050.Anteil der Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien am Bruttostromverbrauch: 35 % bis 2020 und 80 % bis 2050.ca. 30 % des Stromverbrauchs wird importiert.Beschleunigung des Ausbaus der Offshore-Windleistung auf 25 GW bis 2030 sowie Ausbau der Netzinfrastruktur (Nord-Süd-Trassen).
Novellierung 2011: Beschleunigung des Ausbaus der Netzinfrastruktur.Novellierung 2011 : Ausstieg aus der Kernenergienutzung in Deutschland bis 2022.
9E F F I Z I E N Z E N T S C H E I D E T .
Endenergieverbrauch nach Sektoren in Deutschland 2010.
Gesamtverbrauch: 2.517 TWh
706 TWh28 1%
384 TWh //15,2%
I d t i28,1%
717 TWh //
Industrie
Verkehr
710 TWh //
717 TWh //28,5% Haushalte
Gewerbe, Handel, Dienstleistungen (GHD)710 TWh //
28,2%Dienstleistungen (GHD)
10E F F I Z I E N Z E N T S C H E I D E T .
Quelle: Energiedaten, BMWi 08/2011
Wirtschaftliches Einsparpotenzial Endenergie.
Gesamtes Potenzial: 346,4 TWh (= ~ 14 % des Gesamtverbrauchs 2010).
98,4 TWh // 28 %109,5 TWh // 32 % Private Haushalte
40,6 TWh // 12%
97,9 TWh // 28%
GHD
Produzierendes Gewerbe
Transport und Verkehr
11E F F I Z I E N Z E N T S C H E I D E T .
Quelle: Nationaler Energieeffizienz Aktionsplan vom 27.09.2007;Ergebnisse einer Studie der Prognos AG.
Zentrale Bedeutung des Gebäudebereichs –gEndenergieverbrauch in Deutschland.
Ca. 35 % des Endenergieverbrauchsgin Deutschland entfallen auf den
Gebäudebereich.
12E F F I Z I E N Z E N T S C H E I D E T .
Entwicklung des Stromsystems.
E F F I Z I E N Z E N T S C H E I D E T . 13
Entwicklung der Stromnachfrage in Deutschland.
620
580
600
uch
[TW
h/a] Szenario "Konstante
Stromnachfrage"
540
560
trom
verb
rau
Szenario "Sinkende Stromnachfrage":
500
520
Bru
ttost Senkung des
Stromverbrauchs bis 2020 um 0,5% pro Jahr; bis 2030 um 0,3% pro Jahr
2005 2010 2015 2020 2025 2030
Bruttostromnachfrage inkl. Kraftwerkseigenverbrauch und Netzverluste
Quellen:Szenario Sinkende Stromnachfrage “: ewi / Prognos Energieszenarien für den Energiegipfel 2007 und BMU-Leitstudie 2007 (ab 2020)
14E F F I Z I E N Z E N T S C H E I D E T .
Szenario „Sinkende Stromnachfrage : ewi / Prognos Energieszenarien für den Energiegipfel 2007 und BMU Leitstudie 2007 (ab 2020)Szenario „Konstante Stromnachfrage“: ewi / Prognos: Energiereport IV 2005, Ölpreisvariante
Stromerzeugung erneuerbarer Energien in Deutschland bis 2020.
Deckung des Bruttostromverbrauchs
zu 38,7 % aus EE.
160
200
240
in T
Wh
40
80
120
rom
erze
ugun
g
2010 2015 2020Geothermie 0,027 0,377 2Biomasse 33 42 49
0
40
Str
Photovoltaik 9 26 41Wind offshore 0,271 8 32Wind onshore 44 62 73Wasserkraft 18 19 20
15E F F I Z I E N Z E N T S C H E I D E T .
Quelle: Nationaler Aktionsplan für erneuerbare Energien der Bundesregierung, 4. August 2010
Entwicklung der erneuerbaren Energien (EE) in der Stromversorgung in Deutschland.
160180200
g [GW]
Leitstudie 2010:Verdopplung der
20406080100120140
ierte Leistung
pp ginstallierten
Leistung von 2010 auf 2020.
Wind und PV sind
2008 2009 2010 2015 2020 2025 2030 2040 2050
EU‐Stromverbund 0,0 0,0 0,0 0,0 0,6 3,6 6,6 15,0 21,0
Photovoltaik 6,0 9,8 18,3 38,4 51,8 57,4 63,0 65,0 65,0
020
Install
tragende Säulen.
, , , , , , , , ,
Wind Onshore 23,9 25,7 27,5 33,7 35,8 36,8 37,8 39,9 40,0
Wind Offshore 0,1 0,2 3,0 10,0 17,5 25,0 36,5 39,3
Erdwärme 0,0 0,0 0,0 0,1 0,3 0,7 1,0 2,2 3,7
BiBiomasse 5,4 5,9 6,3 7,7 8,9 9,4 9,9 10,6 10,6
Wasserkraft 4,4 4,4 4,4 4,5 4,7 4,8 4,9 5,1 5,2
Summe 39,7 45,8 56,7 87,4 112,0 130,1 148,3 174,3 184,8
16E F F I Z I E N Z E N T S C H E I D E T .Quelle: BMU Leitszenario (2010)
Erwartungen und Zielsetzungen der Bundesländer für die Stromerzeugung aus Erneuerbaren Energien im Jahr 2020
installierte Leistung [GW]
Volllast-stunden [h]
erzeugte Arbeit [TWh]
Abfrage der Informationen bei:
Ministerien der Bundesländer
Stromerzeugung aus Erneuerbaren Energien im Jahr 2020.
Biomasse 8,8 5.544 48,9Geothermie 0,6 5.550 3,1Photovoltaik 47,0 849 39,9W k ft 4 7 4 746 22 5
Leistung [GW] stunden [h] Arbeit [TWh]ÜNB
Internetrecherche
Unter Verwendung der ermittelten Wasserkraft 4,7 4.746 22,5Wind - onshore 68,5 2.113 144,8 - offshore 17,0 3.252 55,3
Unter Verwendung der ermittelten EE-Ausbauzahlen und den Vollaststunden aus der BMU-Leitstudie 2010
Summe 146,6 314,4erzeugen die EE in 2020 eine Arbeit von 314,4 TWh.
Bezogen auf die Entwicklung der Bruttostromnachfrage bedeutet dies einen Anteil von:
57,5 % (bei Lastreduktion* um 10 %, Ziel der Bundesregierung)
56,2 % (bei Lastreduktion* um 8 %, BMU Leistudie 2010)
17E F F I Z I E N Z E N T S C H E I D E T .
56,2 % (bei Lastreduktion um 8 %, BMU Leistudie 2010)
51,7 % (bei konstanter* Stromnachfrage)
* Ausgangswert ist Bruttostromnachfrage 2008: 608 TWh
dena‐Annahmen zur Entwicklung der KWK in Deutschland.
35.000 140
20 000
25.000
30.000
stun
g M
W
Mini und Mikro KWK < 50 KW
Biomasse 80
100
120
ung
in T
Wh
10.000
15.000
20.000
stal
liert
e Le
is Biomasse
Mittlere und Kleine KWK >50KW <20 MW
Große KWK >20 MW40
60
80
trom
erze
ugu
0
5.000
2005 2010 2015 2020 2025 2030
Ins Große KWK 20 MW
0
20
2005 2010 2015 2020 2025 2030
St
Weiterhin hohe Bedeutung großer KWK Anlagen (> 20 MW)
Vor dem Hintergrund der aktuellen Markteinführungs- bzw. Marktausbaustrategien ist bei den Mini und Mikro KWK eine Prognose über 2020 hinaus derzeit nicht
18E F F I Z I E N Z E N T S C H E I D E T .
gmöglich.
Kraftwerksstandorte in Deutschland.
Bestehende fossile oder nukleare Energie-
k ität
Der Ausbau erneuerbarer Energien (vor allem der Wind-Energie) führt zu regionaler erzeugungskapazitäten
befinden sich vor allem nahe der Lastzentren im
Westen und Süden D t hl d
g ) gVerlagerung der Erzeugungs-Kapazitäten in den Norden
Deutschlands. Dieser Trend wird sich durch Deutschlands. die bereits geplanten Offshore
Anlagen noch verstärken.
Bestehende Übertragungsnetze stoßen vor allem auf Nord-Süd-und Ost-West-Trassen an ihre
Kapazitätsgrenze, wenn erneuerbare Energien
effizient integriert werden
19E F F I Z I E N Z E N T S C H E I D E T .
effizient integriert werden sollen.
Quelle: UBA, 2009
Entwicklung der verfügbaren gesicherten Leistung
80 000
90.000 Noch benötigte gesicherte Leistung
im Szenario „Sinkende Stromnachfrage“.
60.000
70.000
80.000
[MW
]
Gesicherte Leistung durch zusätzliche erwarteten KWK-Ausbau
10.587 MW
40.000
50.000
erte
Lei
stun
g [
Gesicherte Leistung durch regenerative Energien (inkl. Biomasse-KWK, ohne Wasserkraft)Gesicherte Leistung durch
l t K ft k K t i B
20.000
30.000
Ges
ich geplante Kraftwerke Kategorie B
(inkl. KWK)
Gesicherte Leistung durch Kraftwerke Kategorie A (inkl. KWK)
0
10.000
2005 2010 2015 2020 2025 2030
)
Gesicherte Leistung bestehende thermischer Kraftwerke ( >20 MW, inkl. Wasserkraft und Pumpspeicher und inkl. KWK)
20E F F I Z I E N Z E N T S C H E I D E T .
Offshore‐Windenergie in Deutschland.
Strategie der Bundesregierung: 25.000 MW installierte Offshore-Leistung bis 2030g g g g
Offshore-Windparks in Betrieb: alpha ventus (60 MW), Baltic 1 (48,3 MW)
Offshore-Windparks im Bau: BARD Offshore 1 (400 MW), Trianel Borkum West II (400 MW)
21E F F I Z I E N Z E N T S C H E I D E T .
Offshore-Windparks genehmigt: > 25
Einspeisungen von Wind und Photovoltaik in Deutschland (01 03 12 04 2011)(01.03.‐12.04.2011).
30.000
20.000
25.000
g in
MW
10.000
15.000
spei
sele
istu
ng
5.000
Ein
0
02.0
3.20
1103
.03.
2011
04.0
3.20
1105
.03.
2011
06.0
3.20
1107
.03.
2011
08.0
3.20
1109
.03.
2011
10.0
3.20
1111
.03.
2011
12.0
3.20
1113
.03.
2011
14.0
3.20
1115
.03.
2011
16.0
3.20
1117
.03.
2011
18.0
3.20
1119
.03.
2011
20.0
3.20
1121
.03.
2011
22.0
3.20
1123
.03.
2011
24.0
3.20
1125
.03.
2011
26.0
3.20
1127
.03.
2011
28.0
3.20
1129
.03.
2011
30.0
3.20
1131
.03.
2011
01.0
4.20
1102
.04.
2011
03.0
4.20
1104
.04.
2011
05.0
4.20
1106
.04.
2011
07.0
4.20
1108
.04.
2011
09.0
4.20
1110
.04.
2011
11.0
4.20
1112
.04.
2011
22E F F I Z I E N Z E N T S C H E I D E T .Quellen: ÜNB, BDEW 2011
Wind Photovoltaik Wind & Photovoltaik
EE: Asynchrones Verhalten von Angebot und N hf f d S i h d Fl ibili äNachfrage erfordert Speicher und Flexibilität.
23E F F I Z I E N Z E N T S C H E I D E T .Quelle: BDEW
Ausbaubedarf auf Übertragungs‐ und Verteilnetzebenezur Integration der EE in das Stromnetzzur Integration der EE in das Stromnetz.
E F F I Z I E N Z E N T S C H E I D E T . 24
dena‐Netzstudie II: Zielsetzung.
Untersuchung geeigneter Systemlösungen für das Stromversorgungssystem in g g y
Deutschland bis 2020/2025:
Vollständige Integration der Stromerzeugung aus erneuerbarer Energienaus erneuerbarer Energien.
Vollständige Lastdeckung in Verbindung mit einem marktgetriebenen Einsatz des
konventionellen Kraftwerksparkskonventionellen Kraftwerksparks.
Berücksichtigung der Anforderungen des europäischen Stromhandels.
Veröffentlichung im November 2010.
25E F F I Z I E N Z E N T S C H E I D E T .
dena‐Netzstudie II. Ziel: Systemoptimierung.
UmweltverträglichkeitGesellschaftliche Akzeptanz
Freileitungs-monitoring
Hochtemperatur-leiterseile
100% Integration
Verfügbarkeit & Wirtschaftlichkeit
InnovativeÜbertragungstechnologien
Systemsicherheit imStromübertragungsnetz
gerneuerbarer Energien
39 % Anteil erneuerbarer
Energien bis 2020
Lösungsalternativen und
NetzausbaubedarfEuropäischer Stromhandel
Marktgetriebener Einsatz konv. Kraftwerke
Energiespeicher
Flexibilisierungs-optionen
Spannungsstützung &Kurzschlussleistung
Systemdienstleistungen
26E F F I Z I E N Z E N T S C H E I D E T .
Demand SideManagement
Inselnetzfähigkeit &Netzwiederaufbau
Netzausbaubedarf der Hauptszenarien (Trassen) und NetzkostenvergleichNetzkostenvergleich .
9000
TAL-UmbauNetzausbaubedarf Jährliche Netzkosten im Jahr 2020
7000
8000
e (k
m)
FLM-MaßnahmenAC Zubau
5000
6000
eile
itung
slän
ge
3000
4000
80-k
V-D
oppe
lfr
1000
2000
3
27E F F I Z I E N Z E N T S C H E I D E T .Quelle: dena-Netzstudie II, 2010
0BAS 000 BAS 050 BAS 100 FLM 000 FLM 050 FLM 100 TAL 000 TAL 050 TAL 100
Netzausbau: Insbesondere Nord‐Süd‐Trassen notwendig.
28E F F I Z I E N Z E N T S C H E I D E T .Quelle: BDEW 2011
Integration der erneuerbaren Energien in das Stromnetz –Veränderungen auf der EinspeiseebeneVeränderungen auf der Einspeiseebene.
Veränderung der Erzeugungsstruktur:
Bisher: Stromproduktion in großen100%
e
g Bisher: Stromproduktion in großen konventionellen Kraftwerken und Einspeisung auf der Übertragungsnetzebene.
Zukünftig: Stetig steigender Anteil der EE98%
99%
netzebene
ttoleistung
Zukünftig: Stetig steigender Anteil der EE. Diese speisen fast ausschließlich auf Verteilnetzebene ein.
Systemintegration EE:95%
96%
97%
uf Verteiln
senen Net
Systemintegration EE:
Ausgleich der fluktuierenden Erzeugung EE ist aus Gründen der Netzstabilität notwendig.
S l Bi Wi d93%
94%
95%
nteil der a
ngeschlos s
Die Verteilnetzebene muss neue Aufgaben übernehmen, zunehmender Ausbaubedarf.
Analysebedarf, ob die geltende Anreizregulie-
Solar Biomasse Wind
100,0% 99,6% 95,6%
A a
29E F F I Z I E N Z E N T S C H E I D E T .
rungsverordnung (ARegV) Ausbauinvestitionen in auskömmlicher Weise ermöglicht.
Quelle: BNetza - Monitoringbericht (2009/2010).
dena‐Verteilnetzstudie: zentrale Zielsetzungen.Analyse der aktuellen Netzsituation auf Verteilnetzebene unter Berücksichtigung von realen Netzdaten und EE-Ausbauplanungen.
B ti d t di N t d N t b fBestimmungen des notwendigen Netzaus- und Netzumbau auf Verteilnetzebene in Folge des Umbaus des Stromversorgungs-systemsfür 2015, 2020 und Ausblick 2030:
Analyse realer Teilnetze in ausgewählten Untersuchungsregionen.
Bestimmung des Anpassungsbedarfs für ganz Deutschland.
Ermittlung von Innovationspotenzialen durch Lastmanagement und SpeicherErmittlung von Innovationspotenzialen durch Lastmanagement und Speicher.
Abschätzung des Investitionsbedarfs auf Verteilnetzebene und Abgleich mit bestehenden regulatorischen Rahmenbedingungen.
Diskussion der zukünftigen Rolle der Verteilnetze:
im Rahmen der Systemführung.
30E F F I Z I E N Z E N T S C H E I D E T .
zur Bereitstellung von Systemdienstleistungen.
Vorgehensweise und Arbeitspakete zur Studienerstellung.
AP 2: Datenerhebung zur Darstellung der Verteilnetzebenen.• Darstellung der Netz-, Erzeugungs- und Laststruktur heute
• Prognose der des Ausbaus der erneuerbaren Energien und der KWK Kapazitäten auf den• Prognose der des Ausbaus der erneuerbaren Energien und der KWK-Kapazitäten auf den verschiedenen Verteilnetzebenen, für die Jahre 2015/ 2020 / 2030
AP 3: Def. der Untersuchungsregionen und der wesentlichen Untersuchungsfragen.D fi i i 6 U h i fü d illi N h f B i• Definition von 6 Untersuchungsregionen für detaillierte Netzuntersuchungen auf Basis
von Realdaten• Festlegung weiterer wesentlicher Untersuchungsfragen
AP 4: Analyse der definierten Untersuchungsregionen.• Ermittlung von Netzausbau-, Netzumbau- und Innovationsbedarf in den
Untersuchungsregionen bis zum Jahr 2015/ 2020 / 2030.• Ermittlung von Innovationsstrategien für einen effizienten NetzbetriebErmittlung von Innovationsstrategien für einen effizienten Netzbetrieb
AP 5: Transfer der Ergebnisse der Untersuchungsregionen auf das gesamte deutsche Verteilnetz sowie Erarbeitung von Handlungsempfehlungen.
• Übertrag der für die Untersuchungsregionen ermittelten Ergebnisse auf Deutschland
31E F F I Z I E N Z E N T S C H E I D E T .
• Übertrag der für die Untersuchungsregionen ermittelten Ergebnisse auf Deutschland.• Analyse des regulatorischen Änderungsbedarfs und Ausarbeitung von Empfehlungen.
Projektpartner und Untersuchungsregionen.
Projektpartner:1. Vattenfall Europe Distrib. Berlin GmbHp
2. WEMAG Netz GmbH3. E.ON Edis AG
4. EWE Netz GmbH5 Städtische Werke Magdeburg GmbH
32
4
1
1FC
5. Städtische Werke Magdeburg GmbH6. envia Verteilnetz GmbH
7. Netzgesellschaft mbH Chemnitz8. Rheinische NETZgesellschaft mbH
6
8
5
G9. Rhein- Ruhr Verteilnetz GmbH
10. NRM Netzdienste Rhein-Main GmbH11. ESWE Netz GmbH12. EON Netz GmbH
9
8
1110
712
B D13. N- ERGIE Netz GmbH
14. EnBW Regional AG15. E.ON Bayern AG
16 LEW Verteilnetz GmbH
1514
16
13
AE
32E F F I Z I E N Z E N T S C H E I D E T .
16. LEW Verteilnetz GmbH17. Thüga AG (ohne eigenes Netzgebiet)
Methodik bei der Bearbeitung der Fallstudien.2. Ist - Analyse der
Fallstudien-Netzgebiete.3. Identifikation des
Aus- und Umbaubedarfs.4. Skalierung der
Ergebnisse.1. Definition von
6 Fallstudien.
DA
E
C
110 kV
30 kV
20 kV
110 kV
30 kV
20 kV
DA
E
C
B10 kV
0,4 kV
10 kV
0,4 kVBNetzgrößen variieren.
Beispiele•Urbane Region.
• Windstarke Region.S i h R i
• Datenaufnahme der regional spezifischen Verteilnetzdaten•Analyse der einzelnen Netzebenen
A d U b i l ti fü di J h 2015 2020 d 2030
• regionale Ergebnissewerden auf Deutschland
h h h t
Auf eine reale Datenbasis aufbauend werden über eine systematische
• Sonnenreiche Region.• Ländliche Region.• Laststarke Region.
• Aus- und Umbausimulation für die Jahre 2015, 2020 und 2030• Kostenmäßige Bewertung
hochgerechnet.
33E F F I Z I E N Z E N T S C H E I D E T .
Auf eine reale Datenbasis aufbauend, werden über eine systematische Herangehensweise praxisnahe Lösungen identifiziert.
Potenzial von Flexibilisierungsoptionen.
Wirkung einer zukünftig verbesserten Prognosegüte der Windstromeinspeisung.
Demand-Side-Management (DSM): Potenziale und ihre Marktintegration.
M kt t i b Ei t S i hMarktgetriebener Einsatz von Speichern zur Netzentlastung.
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Demand‐Side‐Management (DSM).
Zeitliche Steuerung der Nachfrage (Lastverschiebung, Lastreduktion/ Lasterhöhung).g)
Ziel: Anpassung der Nachfrage an die Erzeugung aus erneuerbaren Energien.
Nutzen:
Glättung der Residuallastkurve im Tagesverlauf (gleichmäßige Kraftwerksauslastung).g)
Bereitstellung von Regelenergie, Bilanzkreisausgleich (Netzstabilisierung).
R d i d J h hö h tl t (d d h iReduzierung der Jahreshöchstlast (dadurch geringere gesicherte Leistung nötig).
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Anpassung der Residuallast durch DSM.
Zeitliche Anpassung des Verbrauchs
Reduktiondes Verbrauchs zu SpitzenlastzeitenReduktion des Verbrauchs zu Spitzenlastzeiten
Erhöhung des Verbrauchs zu Schwachlastzeiten
Anpassung des Verbrauchs an die Einspeisung aus erneuerbaren Energien.
Günstige Stromversorgung durch Kraftwerke mit hohen Volllaststunden.
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Aber: Bei Erhöhung des Verbrauchs Gefahr von absoluter Verbrauchssteigerung.
Flexibilisierungsoption: Demand‐Side‐Management.Technisches Potenzial
Wirtschaftliches Potenzial Nutzbarmachung durch geänderte Rahmenbedingungen (Modell)
37E F F I Z I E N Z E N T S C H E I D E T .Quelle: dena-Netzstudie II, 2010
Flexibilisierungsoption: Einsatz von Speichern.
Ausgleichsfunktion im Stromerzeugungssystem:Stromspeicherung zu Schwachlastzeiten.A i h d E i äh d H hl t it (V b h it )Ausspeicherung der Energie während Hochlastzeiten (Verbrauchsspitzen).
Bereitstellung von Systemdienstleistungen:Regel nd Reser eenergie m k r fristigen A sgleich on Ab eich ngenRegel- und Reserveenergie zum kurzfristigen Ausgleich von Abweichungen zwischen Stromerzeugung und Last.ggf. Bereitstellung von Blindleistung.
f A l i h N t äggf. Ausgleich von Netzengpässen (Redispatch).
Lastverlagerung /Lastverlagerung / Reduzierung von Verbrauchsspitzen:
Nutzung nachfrageseitiger Energiespeicher. B i B i h d Kält D kl ft
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z.B. im Bereich der Kälte-, Druckluft-und Wärmeversorgung.
Arten und Potenziale von Speichertechnologien.
Technologien:
Ch i h S i hPotentiale in Deutschland:
Chemische Speicher:z. B. Wasserstoff.
Elektrochemische Speicher: B Akk l t
Speicherseen für ca. 76 GWh vorhanden, Zubau begrenzt möglich (aktuell ca. 22 GWh).
Untergrundspeicher für Druckluft-/ z. B. Akkumulatoren.
Elektrische Speicher:z. B. Supraleitende Spulen.
Wasserstoffspeicherung ca. 19 Mrd. m3, Speicherkataster ab 2011 geplant.
1 Mio. Elektrofahrzeuge (2020) / theoretischer Thermische Speicher:z. B. Warmwasserspeicher.
Kinetische Energiespeicher:
Batteriespeicher für die Kurzzeitspeicherung reduziert sich unter Einbezug von Einschränkungen von 20-30 GWh auf 2-4 GWh. Erweiterung abhängig von der Entwicklung derKinetische Energiespeicher:
z. B. Schwungräder.
Pumpspeicherkraftwerke.
D kl ft i h it/ h
Erweiterung abhängig von der Entwicklung der Elektromobilität.
Weitere Energiespeicher-
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Druckluftspeicher mit/ohne Kompressionswärmenutzung.
Weitere Energiespeicher-kapazitäten werden benötigt.
Power to Gas: Schnittstellen und Interaktion zwischen
Verbraucher
Elektrizitäts‐ und Erdgasnetz.
Stromnetz Erdgasnetz
GuD-/BH-Kraftwerke
Wind
Solar GasspeicherH2
Elektrolyse
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Biomasse BiomethanCH4
Quellen: vgl. Sterner (2010), Specht et. al. (2010)
Fazit.
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Herausforderung für zukunftsfähige Energiesysteme: S f d SSystemtransformation und Systemoptimierung.
Die Steigerung der Energieeffizienz in allen Bereichen ist die zentrale G füGrundlage für eine nachhaltige Energieversorgung.
Herausforderung: effiziente Integration erneuerbarer EnergienFlexibilisierung: Einsatz von Lastmanagement und EnergiespeichernFlexibilisierung: Einsatz von Lastmanagement und Energiespeichern.Modernisierung und Ausbau der Kapazitäten auf Übertragungs- und Verteilnetzebene sowie Ausbau der Grenzkuppelkapazitäten.
K bi ti t l d d t l EKombination zentraler und dezentraler Erzeugung:Bereitstellung ausreichender gesicherter Leistung durch fossile Kraftwerke.Effiziente Verzahnung dezentraler KWK und Stromerzeugung aus EE.Schaffung intelligenter Netze („Smart Grids“) zur effizienten Kommunikation von Erzeugern und Nachfragern.
Integrierte Betrachtung von Übertragungsnetzen und Strommärkten für
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g g g geine optimierte Integration der erneuerbaren Energien.
Effizienz entscheidet.Vielen DankVielen Dank.
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