Anforderungen an zukünftige elektrische Netze. Arnsberger Energiedialog

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1 Anforderungen an zukünftige elektrische Netze Arnsberger Energiedialog Prof. Dr.Ing. Johanna Myrzik 7..0

2 Ziel: nahezu 00% erneuerbare Stromerzeugung Szenario 040+ Ausgleichsleistung zwischen +35 GW und 4 GW durch: Spitzenlastkraftwerke Speicher im In und Ausland Import erneuerbarer Energie Verbrauchersteuerung Starker Transportnetzausbau in D und EU jährl. Stromerzeugung [TWh] EEImport Photovoltaik Wind offshore Wind onshore Geothermie Biomasse Wasser Last Elektrischer Energiebedarf 0 Verteilnetzausbau und betrieb Smart Market Smart Grid IstWerte BMU Ref, KKW Quellen: eigene Analysen + BMU: DLR "BMU Leitszenario 009" Prof. Dr.Ing. Johanna Myrzik 7..0

3 Ziel: nahezu 00% erneuerbare Szenario Stromerzeugung 040+ Ausgleichsleistung zwischen +35 GW und 4 GW durch: Spitzenlastkraftwerke Speicher im In und Ausland Import erneuerbarer Energie Verbrauchersteuerung Starker Transportnetzausbau in D und EU Verteilnetzausbau und betrieb Smart Market Smart Grid Pumpspeicher heute in D: 7,5 GW, 45 GWh Bedarf 040+: 35 GW (Flaute) =>.750 GWh Prof. Dr.Ing. Johanna Myrzik 7..0

4 Für zukünftige hohe Anteile erneuerbare Energien müssen Lastgebiete mit Flexibilität (Speicherfähigkeit) beitragen Ausgleich am Strommarkt und über das Stromtransportnetz Last bzw. verbrauchsgeprägte Last bzw. Last bzw. städtische verbrauchsgeprägte verbrauchsgeprägte Gebiete städtische Gebiete städtische Gebiete Erneuerbare Energien geprägte ländliche Gebiete Erneuerbare Erneuerbare Energien geprägte Energien geprägte ländliche Gebiete ländliche Gebiete Prof. Dr.Ing. Johanna Myrzik 7..0

5 Ziel: nahezu 00% erneuerbare Szenario Stromerzeugung 040+ Ausgleichsleistung zwischen +35 GW und 4 GW durch: Spitzenlastkraftwerke Speicher im In und Ausland Import erneuerbarer Energie Verbrauchersteuerung Starker Transportnetzausbau in D und EU (SH) (MV) 05 (MV) 4 0 (NI) 03 (HH/SH) 0 08 (NI) 06 (HB/NI) 07 (BR) 0 3 (NI) 0 (NI) 09 (NI) (ST) 3 (BE/BR) Transportnetzausbau 3 (040+) 4 7 (NI) 5 (NW) 8 (ST) 4 (NW) 9 (BR/SN) (HE) (NW) 4 (TH) 4 (HE) Kosten mind. 6 8 Mrd. Euro (SN) 4 mind km Leitungen (380 kv + ggf. HGÜ) (zusätzlich zu DENA und EnLAG) 6 5 (HE/RP) 4 4 (RP/SL) entspricht ca. 0,5 0,35* 3 ct / kwh 7 (BW/HE/RP) 6 (BY) zusätzlicher Windeinspeisung 8 (BW) 5 Verteilnetzausbau und betrieb Smart Market Verteilnetzausbau Smart Grid und betrieb Prof. Dr.Ing. Johanna Myrzik (BW) 30 (BW/BY) 3 (BY) 5 6 Leiter innerhalb Deutschlands (Grundzustand) Leiter in Nachbarländer (Grundzustand) Zubauten für 00 Zubauten für 030 Zubauten für 040 Anzahl paralleler Systeme

6 Ziel: nahezu 00% erneuerbare Szenario Stromerzeugung 040+ Ausgleichsleistung zwischen +35 GW und 4 GW durch: Spitzenlastkraftwerke Speicher im In und Ausland Import erneuerbarer Energie Verbrauchersteuerung Steigender Anteil von DEA Starker Transportnetzausbau in D und EU x x Verteilnetzausbau und betrieb Smart Market Smart Grid Neue Lasten und Laststeuerung Prof. Dr.Ing. Johanna Myrzik 7..0

7 Grenzen der Netzkapazität und Spannung in Verteilnetzen durch EE und neue gesteuerte Stromanwendungen erreicht Steigender Anteil von DEA DEA Neue Lasten und Laststeuerung Spannung / V neue Lasten Zeit / h Quelle: TU Dortmund RWE Deutschland AG x x Prof. Dr.Ing. Johanna Myrzik 7..0 Einsatz innovativer Betriebsmittel, Netz und Betriebskonzepte

8 Aggregator bündelt Lasten und stellt Netzdienstleistungs oder Marktprodukte zur Verfügung (Smart Market) EEnergy Marktplatz HS/MS Netzbetreiber Netzdienstleistung Netzrestriktionen Aggregator Demand Response Demand Side Mgmt Supply Side Mgmt. Elektrizitätsmarkt Energieversorger Energiehändler Prosumer (aktiver Kunde) Daten Mikro KWK x x MS/NS Strom Gas Gas Strom Prof. Dr.Ing. Johanna Myrzik 7..0

9 Vielfältige Regeleingriffe in Mittelspannungsnetzen müssen koordiniert genutzt werden (Smart Grid) direkte Spannungsregelung indirekte Spannungsregelung Tap Changer HS/MS STATCOM, Speicher MSAVC Tap Changer Trafo + AVC NSAVC Q Management SVC STATCOM, Speicher Q Management Prof. Dr.Ing. Johanna Myrzik 7..0 x x MS/NS

10 Demonetz im Eifelkreis BitburgPrüm Belgien Luxemburg Einwohner 70 km² Fläche 4 MW PVEinspeisung 6 MW WindEinspeisung 8 MW installierte Last 3 MW zeitgleiche Höchstlast elektronische Spannungsregler MSpg.Freileitung MSpg.Stammstrecke (geplant) Messdaten und Meldungserfassung PV Biomasse Wind Prof. Dr.Ing. Johanna Myrzik 7..0

11 BMWiProjekt: Zukunftsnetze Installation eines Spannungsreglers in ein 0kVNetz in NRW Prof. Dr.Ing. Johanna Myrzik 7..0

12 Energieeffizienz im urbanen Gebiet Elektrische und thermische Solarenergie Kleine Windturbinen WärmeKraftKopplungstechnologien (Biogas, Abfall) Geothermische Nutzung Stadts(Fern)wärme und kälte Wärme und Kältespeicherung Elektrische Speicher (Leistungs)elektronische Anwendungen Prof. Dr.Ing. Johanna Myrzik 7..0

13 Integrale und parallele Nutzung aller Technologien Urban smart grid Prof. Dr.Ing. Johanna Myrzik 7..0

14 Konsequenzen für die urbane Infrastruktur Funktion ENetz verändert Profile verändern (EAutos, Generatoren) Bidirektionaler Lastfluss Regelbare EVersorgungseinheiten Automation und Lastflussregelung Energiemanagementsysteme und Kommunikation Intelligente Messsystem (smart metering) Stadt(Fern)wärme und kältesysteme W und ESpeichersysteme Prof. Dr.Ing. Johanna Myrzik 7..0

15 Ziel: nahezu 00% erneuerbare Fazit Stromerzeugung Bedarf für gesicherte Leistung Ausgleichsleistung zwischen +35 GW und 4 GW durch: Spitzenlastkraftwerke Speicher im In und Ausland Import erneuerbarer Energie Verbrauchersteuerung Wettbewerb zwischen Speichern, gesichertem EEAusgleich und Kraftwerken Lastverschiebepotential aus Verteilnetz muss Beitrag leisten! Starker Transportnetzausbau in D und EU Verteilnetzausbau und betrieb Smart Market Smart Grid Prof. Dr.Ing. Johanna Myrzik 7..0 ca km Trassen, 68 Mrd. Euro Smart Market vs. Smart Grid Nutzung der Flexibilität im Verteilnetz + Integration von EE bedingen Verteilnetzausbau! Effizientere Nutzung der Energie Neue Infrastrukturen im urbanen Gebiet

16 VIELEN DANK FÜR IHRE AUFMERKSAMKEIT! EnergieForschungRuhr ef Ruhr DuisburgEssenBochumDortmund Prof. Dr.Ing. Johanna Myrzik 7..0