Die Einbindung erneuerbarer Energien ins Smart Grid - Wie wird die zukünftige Energieversorgung nachhaltig sichergestellt

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1 Die Einbindung erneuerbarer Energien ins Smart Grid - Wie wird die zukünftige Energieversorgung nachhaltig sichergestellt Dr. Jürgen Jarosch, Elektro Technologie Zentrum, Stuttgart 1

2 Agenda Ausgangspunkt Endlichkeit fossiler Energien Lösung: Energiewende mit Erneuerbaren Energien Probleme bei der Umsetzung Lösung: intelligente Vernetzung Der Weg zum Smart Grid 2

3 Die Endlichkeit fossiler Energiequellen Quelle: 3

4 Der Energiepreis als Indikator 4

5 Die Energiewende Umstellung der Energieträger Erneuerbaren Energien haben Potenzial Der Ausbau ist angelaufen: Photovoltaik Windkraft Wasserkraft Biomasse Welche Konsequenzen ergeben sich? 5

6 Der Ausbaustand erneuerbarer Energien Bruttostromerzeugungskapazitäten (in GW) 2010 Steinkohlen einschl. Mischfeuerung 30,2 Braunkohlen 22,7 Heizöl 5,9 Gase 23,8 Kernenergie 21,5 Wasser 10,4 Wind 27,2 Photovoltaik 17,3 Geothermie 0,0075 Biomasse 4,9 Sonstige 6,2 Insgesamt 170,1 Erneuerbare Energien 59,9 Quelle: Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie, Statistisches Bundesamt, Arbeitsgruppe Erneuerbare Energien-Statistik (AGEE-Stat) 6

7 Der Ausbaustand erneuerbarer Energien Bruttostromerzeugung (in TWh) 2011 Steinkohlen 114,5 Braunkohlen 150,5 Mineralöl 70 7,0 Erdgas 83,5 Kernenergie 108,5 Windkraft 46,5 Wasserkraft 24,6 davon regenerativ 19,0 übrige 76,9 Biomasse 32,0 Photovoltaik 19,5 Müll 5,0 andere 20,4 Insgesamt 612,0 Erneuerbare Energien 117,0 Bruttostromverbrauch 607,0 Quelle: Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie, Statistisches Bundesamt, Arbeitsgruppe Erneuerbare Energien-Statistik (AGEE-Stat) 7

8 Was leisten die erneuerbaren Energien? Installierte Leistung zum : 18,38 GW Grafik: SMA 8

9 Was leisten die erneuerbaren Energien? Installierte Leistung zum : 24,83 GW Grafik: SMA 9

10 Das Potenzial erneuerbarer Energien Quelle: Wiechmann, EnBW,

11 Probleme aus technischer Sicht - PV Leistungsverlauf bei Photovoltaik Grafik: SMA 11

12 Probleme aus technischer Sicht - Wind Windeinspeisung vom bis Problemfeld Windkraft Grafik: SMA Quelle: Wiechmann, EnBW,

13 Probleme aus technischer Sicht - Netz Am Beispiel Versorgungsnetzstruktur Energieversorgungsnetze lokal sehr unterschiedlich ausgebaut Derzeit kein Problem: Großstadt kann PV-Leistung ggut verwerten ( Grundlast ) Problem: Kleinstadt, Kommunen im ländlichen Raum: Überschuss! Folge: Massive Erhöhungen der Last am Transformator bis hin zu Spannungs- und Frequenzerhöhungen Netzsimulationen zeigen heute schon, dass Kabelnetze und Transformatoren für diesen Fall nicht immer gewappnet sind 13

14 Probleme aus ökonomischer Sicht 14

15 Was ist gefordert? Wie können dezentrale Energieversorgung und Verbrauch / aktuelle Lastsituationen zusammen kommen? Paradigmenwechsel gefordert In der traditionellen Stromversorgung folgt die Erzeugung der Last In der zukünftigen Stromversorgung folgt die Last der Erzeugung 15

16 Lösung Smarte Energielogistik In der traditionellen Stromversorgung folgt die Erzeugung der Last Wenige große Kraftwerke Unidirektionale Lastflüsse von zentralen Kraftwerken zu Verbrauchern Regelbare Kraftwerke folgen dem Lastbedarf In der zukünftigen Stromversorgung folgt die Last der Erzeugung Viele kleine dezentrale Stromerzeugungsanlagen Multidirektionale Lastflüsse zwischen dezentralen Energieerzeugungsanlagen Variable Stromerzeugung erfordert Energiemanagement mit regelbaren dezentralen Anlagen 16

17 Welche Last ist smart steuerbar? Stromnachfrage nach Bedarfsarten in D (537 TWh in 2005, ohne Verkehr) Quelle: Wiechmann, EnBW,

18 Was bringt das Smarte Netz? Steuerung und Kontrolle von Produkten und automatischen Abläufen Möglichkeit der externen Steuerung von Geräten Verhaltensabhängige Gerätesteuerung innerhalb des Gebäudes Geräte übergreifende Routinen wie z. B. Wecker klingelt, Kaffeemaschine geht an, Wasser wird vorgewärmt Effizienzsteigerung: Periodenvergleich, Vergleich unterschiedlicher Geräte, Planungen von Energieverbrauch in Abhängigkeit von Preis Gerätekommunikation per SMS und oder Visualisierung über TV, PC, Smartphone Ambient tassisted Living i Konzepte, Produkte und Dienstleistungen, i t die neue Technologien und soziales Umfeld verbinden mit dem Ziel, die Lebensqualität zu erhöhen 18

19 Das Smarte Netz erfordert Kommunikation Datenkommunikation zwischen allen Energiequellen und Energieverbrauchern Auslesen aller energierelevanter Daten im Gebäude 19

20 Aufbau des Smarten Netzes Quelle: VDE,

21 Anbindung des Smart Home 21

22 DerWegzumSmartGrid Ist das wirklich vorstellbar und machbar? 22

23 Status quo: Zentrale Energieversorgung 23

24 Status quo: Zentrale Energieversorgung 24

25 Aufbau Smart Metering- Smart Grid 25

26 Dynamische Tarife Ausbau EE Rückbau Fossil 26

27 E-Mobility Ausbau EE Optimierung Regelleistung 27

28 Ergebnis: Energiewende 20xx 28

29 Ausblick: Beispiel Elektromobilität M tankt Man k an d der S Stelle, ll an d der man parkt k Noch nie war smarte Unterstützung so wertvoll Quelle: Mennekes Integrata-Kongress Smart Grid etz 29

30 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Dr. Jürgen Jarosch Elektro Technologie Zentrum 30