Speicherbedarf bei einer Stromversorgung mit erneuerbaren Energien

Transkript

1 Speicherbedarf bei einer Stromversorgung mit erneuerbaren Energien Vortrag am 17. November 2010 Tagung des Wanderverbandes Bayern zu Grundlinien des Natur- und Umweltschutzes auf Einladung von Herrn Landesnaturschutzwart Dr. Dr. Karlheinz Marquardt Caritas-Pirckheimer-Haus Nürnberg Erneuerbare Energien, Energiespeicherung Simulationen, Software-Entwicklung Dr.-Ing. Matthias Popp Schönbrunn-Burgstraße 19 D- Telefon: / Telefax: / matthias@poppware.de (C) Dr.-Ing. Matthias Popp, Burgstraße 19, 1

2 Dr.-Ing. Matthias Popp Jahrgang 1958 verheiratet drei Kinder Wunsiedel im Fichtelgebirge, Bayern Selbständig seit 1983 Ingenieurbüro Popp, u. A. Softwareentwicklung für die Automobilindustrie 1989 Diplom für Maschinenbau an der TU München Stadtrat (CSU) und von 2002 bis 2008 ehrenamtlicher Zweiter Bürgermeister seiner Heimatund Festspielstadt Wunsiedel im Fichtelgebirge. Dabei intensive Auseinandersetzung mit Fragen der Energieversorgung. Im Zuge eines Projektvorschlages für ein Pumpspeicherkraftwerk im Fichtelgebirge erfolgte die Suche nach Antworten auf die Frage: Wie können Energiespeicher einen Beitrag zu einer nachhaltigen regenerativen Stromversorgung leisten? 2010 Doktor-Ingenieur an der TU Braunschweig (C) Dr.-Ing. Matthias Popp, Burgstraße 19,

3 Matthias Popp, Burgstraße 19,, Tel / , Speicherbedarf bei einer Stromversorgung mit erneuerbaren Energien Forschungs- und Dissertationsprojekt am Institut für Wärme- und Brennstofftechnik der TU Braunschweig Vortrag in Anlehnung an die öffentliche Disputation vom 09. Juli 2010 am Pfleiderer-Institut für Strömungsmaschinen der Technischen Universität Carolo-Wilhelmina zu Braunschweig Gutachter: Vorsitzender: Prof. Dr. techn. Reinhard Leithner, TU Braunschweig, Institut für Wärme und Brennstofftechnik Prof. Dr. rer.nat. Jürgen Parisi, Universität Oldenburg, Institut für Physik Prof. Dr.-Ing. Hermann-Josef Wagner, Ruhr-Universität Bochum, Institut für Energietechnik Prof. Dr.-Ing. Günter Kosyna, TU Braunschweig, Pfleiderer Institut für Strömungsmaschinen (C) Dr.-Ing. Matthias Popp, Burgstraße 19,

4 Veröffentlichungen 1. Auflage, 2010, 159 S. 24 Abb. in Farbe., Geb. ISBN: Internet:

5 Speicherbedarf wozu? Verbraucher

6 Die Stromerzeugung soll sich ändern Verbraucher

7 Wie viel Speicherbedarf? Verbraucher

8 Ist eine zu 100% erneuerbare Stromversorgung überhaupt möglich? Das Energiedargebot der Sonne übertrifft den Weltenergiebedarf der Menschheit um das ca fache, das des Windes um das ca. 700-fache

9 Herausforderung Elektrischer Strom kann im Leitungsnetz nicht gespeichert werden und muss stets präzise entsprechend der Nachfrage eingespeist werden

10 Wind, Sonne und Speicher

11 Windenergie

12 Windenergie in Europa - Datengrundlage Erstmals untersucht: Windgeschwindigkeiten in Europa

13 Charakteristik der Windenergie Tatsächliche Windstromeinspeisung in Deutschland 2005 (blau) Benutzungsgrad ca. 20%

14 Ladungsabweichung als charakteristisches Merkmal volatiler Stromquellen Leistungsabweichung 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% -10% -20% -30% -40% -50% -60% 0,15 0,10 0,05 0,00-0,05-0,10-0,15 Ladungsabweichung [Tagesladungen] Pabw-2 Law Zeit [h]

15 Windenergie in Europa Ladungsabweichung Ladungsabweichung in Tagesladungen DE ES FR IT SE UK ges

16 Solarenergie

17 Solar-Energie 700% 600% 500% 400% 300% 200% 100% 0%

18 Solar-Energie Ladungsabweichung einer Solarstromversorgung Ladungsabweichung [TL] DE ES FR IT SE UK EU

19 Kombination von Wind und Sonne

20 Kombination von Wind- und Solar-Energie Ladungsabweichung [TL] LAb LAs LAw Ladungsabweichung [TL] LAb LAs LAw Schleswig-Holstein Südspanien Ladungsabweichung [TL] LAb LAs LAw Finnland

21 Kombination aus Wind- und Solar-Energie Ladungsabweichung [TL] 0S-100W 10S-90W 20S-80W 30S-70W 40S-60W 50S-50W 60S-40W 70S-30W 80S-20W 90S-10W 100S-0W LAb

22 Großräumige Vernetzung

23 kontinentale Vernetzung von Erzeugungsgebieten Die volatile Erzeugungsleistung pro Land entspricht seinem Verbrauchsanteil in Europa

24 Speicherbedarf

25 Sichere Stromversorgung durch Erzeugungsreserven Erzeugungsreserven dienen neben dem Ausgleich von Speicher- und Transportverlusten auch dazu, verbrauchsstarke und/oder erzeugungsschwache Jahre mit begrenzten Speicherkapazitäten sicher überbrücken zu können

26 Wie groß müsste die Batterie sein? Speicherbedarf in Tagesladungen % 10%20%30%40%50%60%70%80% Wn50 S160 of Wn50 S160 FnB Wn50 SnB of Wn50 SnB F50 Kn50 S160 of Kn50 S160 F50 Wn50 SnB e40 F160 Kn50 SnB e40 F160 Wn20 S160 FnB (39) Wn50 S160 of (39) Wn50 S160 FnB (39) Sol S500 of Sol S500 FnB Kn20 S160 of Kn20 S160 FnB Kn50 S160 of Kn50 S160 FnB Erzeugungsreserve

27 Ringwallspeicher als Diskussionsvorschlag zur Schaffung großer Speicherkapazitäten für das flache Land für tiefe Gewässer

28 Ringwallspeicher-Hybridkraftwerk Alternative zu zwei Kernkraftwerken mit 2 GW Durchschnitts und 3,2 GW Spitzenleistung Ringwallspeicher as technical building and tourism paradise Zitat von Prof. Dr. Carsten Ahrens von der Jade Hochschule in Oldenburg, der den Ringwallspeicher am 19. Oktober auf der Ingeniera 2010 in Buenos Aires vorstellte

29 Beispiel Edersee Zentrum einer beliebten Ferienregion, errichtet unter Kaiser Wilhelm vor 100 Jahren

30 Flächenverbrauch von Biomasse

31 Vergleich Ringwallspeicher / Biomasse Ein Sechstel bis maximal die Hälfte der heute schon zur Biogasproduktion eingesetzten Bodenfläche würde ausreichen, um mit Ringwallspeicher-Hybridkraftwerken die regenerative, nachhaltige und sichere Stromversorgung des gesamten Landes zu gewährleisten

32 Die Chance Ein Verzicht auf energetisch genutzte Agrarflächen zugunsten Ringwallspeicher-Hybridkraftwerken eröffnet Freiräume für großräumig vernetzte Naturlandschaften