Eine Illustration der anstehenden Herausforderungen der Energiewende Inklusive Annex BERLIN,

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1 Erneuerbare Energien und Stromnachfrage im Jahr 22 Eine Illustration der anstehenden Herausforderungen der Energiewende Inklusive Annex BERLIN,

2 Kurzzusammenfassung Wenn man davon ausgeht, dass im Jahr 22 > der Erneuerbaren-Energien-Ausbau gemäß BNetzA-Prognose erfolgt, > die Stromeffizienzziele der Bundesregierung erreicht werden, > gleiche Wind- und Sonnenverhältnisse wie 11 vorherrschen, dann ergibt sich folgender Effekt: > In etwa % aller Stunden produzieren Sonne, Wind, Wasser und Biomasse mehr Strom, als gleichzeitig verbraucht wird. Umgekehrt liefern sie in etwa 3% der Stunden nur sehr wenig Strom. Fazit: Die Energiewende verlangt einen Umbau des Stromsystems. Wir brauchen in Zukunft ein optimales Zusammenspiel von Erzeugung, Übertragung, Speicherung und Lastmanagement. Berlin,

3 Kontext > Deutschlands Weg in das Zeitalter der Erneuerbaren Energien wird maßgeblich von Windkraft (Onshore und Offshore) und Solarenergie geprägt sein. > Diese Energieträger sind beide wetterabhängig und somit nicht entsprechend der Stromnachfrage regelbar. > Damit steht Deutschland vor neuen Herausforderungen, um die Stromversorgung dauerhaft zu gewährleisten. > Dies ist auch eine große Chance: Wenn es hier gelingt, eine sichere und bezahlbare Stromversorgung auf Basis von Wind und Sonne aufzubauen, ist eine Energiewende grundsätzlich überall auf der Welt möglich. Berlin,

4 Untersuchungsgegenstand > Auftragnehmer: Fraunhofer-Institut für Windenergie und Energiesystemtechnik (IWES) > Auftragsinhalt: Simulation der Stromproduktion aus Erneuerbaren Energien und der Stromnachfrage im Jahr 22 > Detaillierungsgrad: Aufgelöst auf Stundenbasis, d.h. Werte für alle 87 Stunden des Jahres > Annahmen und Ergebnisse: Schaubilder der simulierten 52 Wochen, Excel-Daten und Auswertung stehen zum Download unter Berlin,

5 Annahmen gemäß Leitszenario der Bundesnetzagentur für Netzentwicklungsplan 12 Berlin,

6 Weitere Annahmen > Status Quo von wird in das Jahr 22 fortgeschrieben (Rechtsrahmen, Verlauf der Verbrauchskurve, Anteil von Stromproduktion in Bahn- und Arealnetzen, Einspeiseverhalten der fluktuierenden Erneuerbaren Energien) > Wetterdaten des Jahres 11 werden zu Grunde gelegt für Stromproduktion aus Windkraft und (durchschnittliches Windjahr, relativ gutes Sonnenjahr) > Biomassestrom wird entsprechend der Anreize im EEG 12 teilweise nachfrageorientiert produziert (Annahme: %) > hat konstante Stromproduktion (kein Schwallbetrieb) Berlin,

7 Leistung (GW) Beispiel 1: EE-Einspeisung und Nachfrage bei Durchzug eines Windgebiets (Anfang Februar) Erneuerbare Erzeugung und, 22, Meteo-Jahr 11, 5. Kalenderwoche Erneuerbare Erzeugung und, 22, Meteo-Jahr 11, 2. Kalenderwoche Mo Datenquellen: Di ENTSO-E, DWD, SODAMi Do Fr Sa So Biomasse Grundlast Biomethan flexibel ohne ohne Bahnstrom Bahnstrom und und Arealnetze Areal Berlin,

8 Leistung (GW) Beispiel 2: EE-Einspeisung und Nachfrage in einer sonnigen Frühlingswoche (Mitte April) Erneuerbare Erzeugung und, 22, Meteo-Jahr 11, 14. Kalenderwoche Erneuerbare Erzeugung und, 22, Meteo-Jahr 11, 2. Kalenderwoche Mo Datenquellen: Di ENTSO-E, DWD, SODAMi Do Fr Sa So Biomasse Grundlast Biomethan flexibel ohne ohne Bahnstrom Bahnstrom und und Arealnetze Arealn Berlin,

9 Leistung (GW) Beispiel 3: EE-Einspeisung und Nachfrage in einer Hochsommerwoche (Mitte August) Erneuerbare Erzeugung und, 22, Meteo-Jahr 11, 32. Kalenderwoche Erneuerbare Erzeugung und, 22, Meteo-Jahr 11, 2. Kalenderwoche Biomasse Grundlast Biomethan flexibel ohne ohne Bahnstrom Bahnstrom und Arealnetze und Areal Berlin,

10 Leistung (GW) Beispiel 4: EE-Einspeisung und Nachfrage bei anhaltender Windflaute (Ende November) Erneuerbare Erzeugung und, 22, Meteo-Jahr 11, 46. Kalenderwoche Erneuerbare Erzeugung und, 22, Meteo-Jahr 11, 2. Kalenderwoche Mo Di Mi Do Fr Sa So Biomasse Grundlast Biomethan flexibel ohne ohne Bahnstrom Bahnstrom und Arealnetze und Areal Berlin,

11 Ergebnisse > An etwa Stunden übersteigt die Stromproduktion aus Erneuerbaren Energien den kompletten > Die Anzahl der Stunden erhöht sich auf etwa 4, wenn man den Stromverbrauch abzieht, der nicht Teil der öffentlichen Versorgung ist (Bahnstrom und industrielle Arealnetze) > Bezieht man darüber hinaus die Energieeffizienzziele der Bundesregierung mit ein (-% Stromverbrauch bis gegenüber 8), dann erhöht sich diese Zahl auf etwa Stunden, d.h. ca. % aller Stunden des Jahres. > Andererseits stehen an rund 2 Stunden nur GW oder weniger aus EE zur Verfügung (v.a. Wasser und Biomasse). Berlin,

12 Fazit > Energiewende wird v.a. auf Ausbau der fluktuierenden Erneuerbaren Energien Wind und Sonne basieren. > Dies stellt Energiesystem vor neue Herausforderungen: Wir brauchen ein optimales Zusammenspiel aus - Stromproduktion aus Erneuerbaren Energien, - Stromproduktion aus dem residualen fossilen Kraftwerkspark, - Stromnetzen und -transport, - Stromspeicherung, - Stromnachfrage. > Diese Herausforderungen können gemeistert werden - mit neuen Technologien, klugen Konzepten und praktischer Politik. Berlin,

13 Herausforderungen der Energiewende > Wie sehen mögliche Ausbaustrategien und -korridore für die verschiedenen Formen der Erneuerbaren Energien aus, mit denen die gesetzlich definierten Ziele effektiv und effizient erreicht werden? > Wie sieht der residuale Kraftwerkspark mit konventionellen Energieträgern aus, der mit wachsenden Anteilen Erneuerbarer Energien zusammenpasst? > Mit welchem Marktdesign schaffen wir den erforderlichen Umbau des Energiesystems? Berlin,

14 Herausforderungen der Energiewende > Wie dezentral kann und sollte Versorgungssicherheit hergestellt werden und in welchem Umfang brauchen wir großräumige Verbünde? > Wie sieht das entsprechende Stromnetz auf der Übertragungs- und Verteilnetzebene aus und mit welchen Instrumenten schaffen wir den Netzum- und -ausbau? > Wie sieht ein volkswirtschaftlich sinnvolles Anreizsystem zum Lastmanagement aus? Berlin,

15 Herausforderungen der Energiewende > Wie speichern wir künftig Energie, wenn die wetterabhängige Einspeisung großer Mengen Wind- und Solarstrom die Nachfrage immer öfter übersteigt? > Wie sieht das optimale Zusammenspiel von Erzeugung, Übertragung, Speicherung und Lastmanagement mit Blick auf Klimafreundlichkeit, Versorgungssicherheit und Gesamtkosten aus? > Und wie bindet man das deutsche Energiesystem sinnvoll in den europäischen Energiemarkt ein? Berlin,

16 Annex: Erneuerbare Energien und Stromnachfrage im Jahr 22, Kalenderwoche 1- Kalenderwoche 51 Berlin,

17 Kalenderwoche 1 Erneuerbare Erzeugung und, 22, Meteo-Jahr 11, 1. Kalenderwoche BERLIN,

18 Kalenderwoche 2 Erneuerbare Erzeugung und, 22, Meteo-Jahr 11, 2. Kalenderwoche BERLIN,

19 Kalenderwoche 3 Erneuerbare Erzeugung und, 22, Meteo-Jahr 11, 3. Kalenderwoche BERLIN,

20 Kalenderwoche 4 Erneuerbare Erzeugung und, 22, Meteo-Jahr 11, 4. Kalenderwoche BERLIN,

21 Kalenderwoche 5 Erneuerbare Erzeugung und, 22, Meteo-Jahr 11, 5. Kalenderwoche BERLIN,

22 Kalenderwoche 6 Erneuerbare Erzeugung und, 22, Meteo-Jahr 11, 6. Kalenderwoche BERLIN,

23 Kalenderwoche 7 Erneuerbare Erzeugung und, 22, Meteo-Jahr 11, 7. Kalenderwoche BERLIN,

24 Kalenderwoche 8 Erneuerbare Erzeugung und, 22, Meteo-Jahr 11, 8. Kalenderwoche BERLIN,

25 Kalenderwoche 9 Erneuerbare Erzeugung und, 22, Meteo-Jahr 11, 9. Kalenderwoche BERLIN,

26 Kalenderwoche Erneuerbare Erzeugung und, 22, Meteo-Jahr 11,. Kalenderwoche BERLIN,

27 Kalenderwoche 11 Erneuerbare Erzeugung und, 22, Meteo-Jahr 11, 11. Kalenderwoche BERLIN,

28 Kalenderwoche 12 Erneuerbare Erzeugung und, 22, Meteo-Jahr 11, 12. Kalenderwoche BERLIN,

29 Kalenderwoche 13 Erneuerbare Erzeugung und, 22, Meteo-Jahr 11, 13. Kalenderwoche BERLIN,

30 Kalenderwoche 14 Erneuerbare Erzeugung und, 22, Meteo-Jahr 11, 14. Kalenderwoche BERLIN,

31 Kalenderwoche 15 Erneuerbare Erzeugung und, 22, Meteo-Jahr 11, 15. Kalenderwoche BERLIN,

32 Kalenderwoche 16 Erneuerbare Erzeugung und, 22, Meteo-Jahr 11, 16. Kalenderwoche BERLIN,

33 Kalenderwoche 17 Erneuerbare Erzeugung und, 22, Meteo-Jahr 11, 17. Kalenderwoche BERLIN,

34 Kalenderwoche 18 Erneuerbare Erzeugung und, 22, Meteo-Jahr 11, 18. Kalenderwoche BERLIN,

35 Kalenderwoche 19 Erneuerbare Erzeugung und, 22, Meteo-Jahr 11, 19. Kalenderwoche BERLIN,

36 Kalenderwoche Erneuerbare Erzeugung und, 22, Meteo-Jahr 11,. Kalenderwoche BERLIN,

37 Kalenderwoche 21 Erneuerbare Erzeugung und, 22, Meteo-Jahr 11, 21. Kalenderwoche BERLIN,

38 Kalenderwoche 22 Erneuerbare Erzeugung und, 22, Meteo-Jahr 11, 22. Kalenderwoche BERLIN,

39 Kalenderwoche 23 Erneuerbare Erzeugung und, 22, Meteo-Jahr 11, 23. Kalenderwoche BERLIN,

40 Kalenderwoche 24 Erneuerbare Erzeugung und, 22, Meteo-Jahr 11, 24. Kalenderwoche BERLIN,

41 Kalenderwoche 25 Erneuerbare Erzeugung und, 22, Meteo-Jahr 11, 25. Kalenderwoche BERLIN,

42 Kalenderwoche 26 Erneuerbare Erzeugung und, 22, Meteo-Jahr 11, 26. Kalenderwoche BERLIN,

43 Kalenderwoche 27 Erneuerbare Erzeugung und, 22, Meteo-Jahr 11, 27. Kalenderwoche BERLIN,

44 Kalenderwoche 28 Erneuerbare Erzeugung und, 22, Meteo-Jahr 11, 28. Kalenderwoche BERLIN,

45 Kalenderwoche 29 Erneuerbare Erzeugung und, 22, Meteo-Jahr 11, 29. Kalenderwoche BERLIN,

46 Kalenderwoche Erneuerbare Erzeugung und, 22, Meteo-Jahr 11,. Kalenderwoche BERLIN,

47 Kalenderwoche 31 Erneuerbare Erzeugung und, 22, Meteo-Jahr 11, 31. Kalenderwoche BERLIN,

48 Kalenderwoche 32 Erneuerbare Erzeugung und, 22, Meteo-Jahr 11, 32. Kalenderwoche BERLIN,

49 Kalenderwoche 33 Erneuerbare Erzeugung und, 22, Meteo-Jahr 11, 33. Kalenderwoche BERLIN,

50 Kalenderwoche 34 Erneuerbare Erzeugung und, 22, Meteo-Jahr 11, 34. Kalenderwoche BERLIN,

51 Kalenderwoche 35 Erneuerbare Erzeugung und, 22, Meteo-Jahr 11, 35. Kalenderwoche BERLIN,

52 Kalenderwoche 36 Erneuerbare Erzeugung und, 22, Meteo-Jahr 11, 36. Kalenderwoche BERLIN,

53 Kalenderwoche 37 Erneuerbare Erzeugung und, 22, Meteo-Jahr 11, 37. Kalenderwoche BERLIN,

54 Kalenderwoche 38 Erneuerbare Erzeugung und, 22, Meteo-Jahr 11, 38. Kalenderwoche BERLIN,

55 Kalenderwoche 39 Erneuerbare Erzeugung und, 22, Meteo-Jahr 11, 39. Kalenderwoche BERLIN,

56 Kalenderwoche Erneuerbare Erzeugung und, 22, Meteo-Jahr 11,. Kalenderwoche BERLIN,

57 Kalenderwoche 41 Erneuerbare Erzeugung und, 22, Meteo-Jahr 11, 41. Kalenderwoche BERLIN,

58 Kalenderwoche 42 Erneuerbare Erzeugung und, 22, Meteo-Jahr 11, 42. Kalenderwoche BERLIN,

59 Kalenderwoche 43 Erneuerbare Erzeugung und, 22, Meteo-Jahr 11, 43. Kalenderwoche BERLIN,

60 Kalenderwoche 44 Erneuerbare Erzeugung und, 22, Meteo-Jahr 11, 44. Kalenderwoche BERLIN,

61 Kalenderwoche 45 Erneuerbare Erzeugung und, 22, Meteo-Jahr 11, 45. Kalenderwoche BERLIN,

62 Kalenderwoche 46 Erneuerbare Erzeugung und, 22, Meteo-Jahr 11, 46. Kalenderwoche BERLIN,

63 Kalenderwoche 47 Erneuerbare Erzeugung und, 22, Meteo-Jahr 11, 47. Kalenderwoche BERLIN,

64 Kalenderwoche 48 Erneuerbare Erzeugung und, 22, Meteo-Jahr 11, 48. Kalenderwoche BERLIN,

65 Kalenderwoche 49 Erneuerbare Erzeugung und, 22, Meteo-Jahr 11, 49. Kalenderwoche BERLIN,

66 Kalenderwoche Erneuerbare Erzeugung und, 22, Meteo-Jahr 11,. Kalenderwoche BERLIN,

67 Kalenderwoche 51 Erneuerbare Erzeugung und, 22, Meteo-Jahr 11, 51. Kalenderwoche BERLIN,

68

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