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,