Auswirkungen der Energiewende auf die Versorgungsnetze und Wasserwirtschaft
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1 Auswirkungen der Energiewende auf die Versorgungsnetze und Wasserwirtschaft 16. Symposium Flussgebietsmanagement beim Wupperverband Wuppertal, den 16. Mai 2013 Prof. Dr.-Ing. Markus Zdrallek Prof. M. Zdrallek Elektrische Energieversorgungstechnik FGM-Symposium Wupperverband 1
2 Wichtige energiepolitische Rahmenbedingungen 20/20/20-Agenda der Europäischen Union (bis 2020) Reduzierung der CO 2 -Emissionen um 20 % Steigerung der Energieeffizienz um 20 % Deckung des Energiebedarfs zu 20 % aus regenerativen Energien Energiekonzept 2050 der Bundesregierung 80 % Stromerzeugung aus regenerativen Quellen Erneuerbare-Energien-Gesetz(seit 1998) Förderung regenerativer Stromerzeugung (Wind, Sonne, Biomasse etc.) Aufgabe der regionalen Verteilungsnetze: Anschluss erheblicher Mengen regenerativer Einspeiserunter Beibehaltung der bestehenden (hohen) Versorgungsqualität bei möglichst geringen Netzausbaukosten. Prof. M. Zdrallek Elektrische Energieversorgungstechnik FGM-Symposium Wupperverband 2
3 Energieversorgung im Wandel Veränderte Einspeisung Windkraft Photovoltaik Kernenergie-Ausstieg Blockheizkraftwerke Biomasse Neue elektr. Verbraucher Elektrofahrzeuge Wärmepumpen Elektr. Speicher Prof. M. Zdrallek Elektrische Energieversorgungstechnik FGM-Symposium Wupperverband 3
4 Prof. M. Zdrallek Elektrische Energieversorgungstechnik FGM-Symposium Wupperverband 4
5 Bedeutung für den Energiemarkt 1. Durchschnittsverbrauch eines Haushalts an elektrischer 1 Energie steigt auf kwh/a an Erheblich größerer Verbrauch an elektrischer Energie 1. Große Menge regenerativer Stromerzeugung führt zu einer 2 deutlich größeren Volatilität in der Einspeisesituation 3. Große Abweichungen zwischen Angebot und Nachfrage führen zu erheblichen Preisunterschieden 3 Häufig erhebliche Abweichungen zwischen Angebot und Nachfrage an elektrischer Energie Happy-Strom-Hour Prof. M. Zdrallek Elektrische Energieversorgungstechnik FGM-Symposium Wupperverband 5
6 Auswirkungen auf die Netze Verteilungsnetze sind für derartige Belastungen und dezentralen Einspeisungen nie geplant und konzipiert worden gerade im MS/NS-Bereich! Preisgesteuertes Verbrauchs-und Einspeisungsverhalten führt zusätzlich zu erheblichen Belastungsspitzen: Alle Elektroautos laden bei Happy-Hour Alle Photovolatik-Anlagen speisen ein bei Sonnenschein Erhebliche Kapazitätsengpässe Erhebliche Probleme der Spannungshaltung Erhebliche Investitionen in den Ausbau der Verteilungsnetze Steuerungs- und Überwachungsintelligenz ( Smart Grids ) Kupfer oder Intelligenz? Prof. M. Zdrallek Elektrische Energieversorgungstechnik FGM-Symposium Wupperverband 6
7 Netzausbau im Verteilungsnetz Anpassung ländlicher MS-Netze an ihre neue Aufgabe: 6 km Verteilungsnetze werden zu Einsammelnetzen von reg. Energie 9 km 9 km 7 km 15 km Erheblicher Investitionsbedarf bei geschlossener Lösung 9 km 8 km Noch deutlich größerer Investitionsbedarf bei kleinteiliger Lösung 11 km 6 km Prof. M. Zdrallek Elektrische Energieversorgungstechnik FGM-Symposium Wupperverband 7
8 Intelligente Verteilungsnetze AutarkeÜberwachungund Steuerung des NSNetzes AutarkeÜberwachungund Steuerung des MSNetzes HS/MSUmspannanlage Smart RTU Smart RTU Ortsnetzstation Smart RTU PhotovoltaikAnlagen Elektrofahrzeuge Wärmepumpen Windkraftanlagen Biomasse Speicher Prof. M. Zdrallek Elektrische Energieversorgungstechnik FGM-Symposium Wupperverband 8
9 Anknüpfungspunkte Wasserwirtschaft Beitrag der Wasserkraft zur Energiewende Möglichkeiten in Deutschland vielfach ausgeschöpft Klärgas als Zwischenspeicher für regenerativ erzeugte elektrische Energie Lastverschiebungspotential (DemandSide Management) in Kläranlagen (Wärmebedarf) und Wasserversorgungsnetzen Veränderung der Zuverlässigkeit der Versorgung Auswirkungen auf kritische Infrastruktur wie Kläranlagen Prof. M. Zdrallek Elektrische Energieversorgungstechnik FGM-Symposium Wupperverband 9
10 Zusammenfassung Die Energiewende wird den Energiemarkt und geradedie Verteilungsnetze in den nächsten Jahren nachhaltig beeinflussen. Versorgungsnetze werden gleichzeitig zu Einsammelnetzen von regenerativem Strom. Ländliche Netze tragen die Last der Energiewende. Gezieltes Einfügen von Steuerungsintelligenz kann den Investitionsbedarf erheblich verringern. Kupfer oder Intelligenz? Anknüpfungspunkte zur Wasserwirtschaft Prof. M. Zdrallek Elektrische Energieversorgungstechnik FGM-Symposium Wupperverband 10
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