E-Energy-Projekt Modellstadt Mannheim

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1 E-Energy-Projekt Modellstadt Mannheim Das intelligente Energiesystem als Voraussetzung für regionale und bürgernahe Wertschöpfung Dipl.-Phys. Andreas Kießling wiss.-techn. Projektleiter moma MVV Energie AG Fachgespräch Dezentrale erneuerbare Energien und Netzausbau die Bedeutung der Verteilnetze in einem zunehmend regenerativen Stromsystem Deutsche Umwelthilfe, Berlin, 3. Mai 2011

2 Warum brauchen wir die Energiewende? Übergang zu Erneuerbaren vollbringen, aber bei akzeptablen Kosten und neuen Chancen für Bürger und Wirtschaft sowie bei Erhaltung Versorgungssicherheit

3 Was bedeutet die Energiewende? Stärkung nachhaltiger und regionaler Konzepte Zentrale Energiegewinnung und zentrale Steuerung Passive Rolle des Kunden und wenig regionaler Wertschöpfung Kaum Kommunikation/Interaktion in den Verteilungsnetzen Starres Energiesystem Verteilte Energiegewinnung und steuerung zentral und dezentral Aktive Rolle von Kunden und Stärkung Wertschöpfung in Regionen Zentrale Rolle der IKT mit vielfältigen Chancen für neue Energiedienste Flexibles Internet der Energien

4 Welche Chancen befördern Energiewende? Aufgabenbewältigung mit Engagement der Bürger und der Kommunen, Energie bewusster einzusetzen, sowie mit Engagement der Wirtschaft neue Energiedienste anzubieten auf Grundlage nachfolgender Chancen Verbindung schwankender Erzeugung und Verbrauch durch Schaffung neuer Flexibilitäten und Speicher, bei stetig sinkendem Anteil fossiler und nuklearer Erzeugung Stärkung der dezentralen Erzeugung, um Energieerzeugung und -verbrauch in geografischer Nähe anzusiedeln und Transportverluste zur reduzieren. Erhaltung der Versorgungssicherheit durch dezentrale Strukturen der Energiegewinnung in Verbindung mit zentralen Strukturen Möglichkeit zur stärkeren Verbindung von Energielieferung und Energiedienstleistung und zur Verbindung mit anderen Lebensbereichen Verbesserung der wirtschaftliche Position von Bürgern und Kommunen als eigenständig handelnde Teilnehmer im Energiemarkt. Energieeffizienzsteigerung durch integrierte Energiesysteme (Strom, Wärme, Kälte, Gas) von zentraler Ebene bis in die Objekte der Kunden Antwort auf zunehmende Komplexität in Steuerung der Niederspannungsebene bei hohem Anteil dezentraler Erzeugung

5 Wie befördert Europa die Energiewende? Strategie für wettbewerbsfähige, nachhaltige und sichere Energie 1. EINE EFFIZIENTE ENERGIENUTZUNG, DIE BIS 2020 ZU EINER ENERGIEEINSPARUNG VON 20 % FÜHRT Priorität 1: Europa energieeffizient machen Priorität 3: Verbraucherautonomie stärken und das höchste Niveau an Sicherheit und Gefahrenabwehr erreichen Aktion 1: Verbraucherfreundlichere Gestaltung der Energiepolitik 2. GEWÄHRLEISTUNG DES FREIEN ENERGIEVERKEHRS 3. SICHERE UND ERSCHWINGLICHE ENERGIE FÜR DIE BÜRGER UND UNTERNEHMEN 4. Vollzug eines Technologiewandels Priorität 4: Die Führungsrolle Europas im Bereich der Energietechnologien und Innovation ausbauen Kommission wird eine große europäische Initiative zu intelligenten Netzen 5. STARKE INTERNATIONALE PARTNERSCHAFT, VOR ALLEM MIT UNSEREN NACHBARN

6 Wie befördert das neue BW die Energiewende Strategie für bürgernahe, regionale und effiziente Energiekreisläufe 1. Umwelttechnologien, Erneuerbare Energien und Ressourceneffizienz Erneuerbaren Energien, verbunden mit Strategien und Technologien zur Energieeffizienz Kommunen systematisch über energie- und ressourcensparende Informationstechnologien informieren und die Aufklärung von Verbraucherinnen und Verbrauchern vorantreiben 2. Im Ausbau der erneuerbaren Energien sehen wir enorme Chancen für eine nachhaltige regionale Wertschöpfung. Unser Ziel ist es deshalb, die Kommunen stärker als bislang auch als Akteure der Energie- und Klimapolitik zu gewinnen 3. Stadtwerke in Baden-Württemberg in den für die Energiewende notwendigen Ausbau der Kapazitäten und in die Neuausrichtung von Klimaschutz und Energiewirtschaft partnerschaftlich einbinden 4. Mit Dezentralisierung der Erzeugung wächst der Bedarf an Innovationen in den Energienetzen (Smart Grid). Baden-Württemberg soll in diesem Themenfeld in Deutschland eine Vorreiterrolle übernehmen.

7 Energiewende mit Smart Grids Stärkung nachhaltiger und regionaler Konzepte Smart Grids weisen den Weg in eine energiewirtschaftliche Zukunft, die nachhaltig, effizient und sicher ist, sowie regionale und zentrale Aspekte des Energiesystems verbindet. Sie unterstützen mit der Integration sogenannter intelligenter Technologien (smarte Technologien) die Entwicklung nachhaltiger urbaner, klima-neutraler Regionen und Städte als Smart Cities. Diese Netzwerke sind ebenso wie im lebenden Organismus in Zellen gegliedert. Sie funktionieren als territorial organisierte und sich selbst ausgleichende Einheiten mit Strom- und Wärmeerzeugern, Energiespeichern und Energienutzern. Für diese Steuerung benötigen wir allerdings mehr Informationen über die aktuelle Energienutzung und Energieangebote. Deshalb haben wir die Aufgabe Smart Metering-Lösungen (intelligente Messsysteme) und Smart Grids, also intelligente Energienetzwerke, schnell voranzubringen.

8 Energiewende mit Smart Grids

9 E-Energy Smart Grid made in Germany Leuchtturmprojekt Mannheim Dresden

10 Fazit für Erfolg der Energiewende Ohne eine starke Förderung der dezentralen Erzeugung sowie intelligenter regionaler Energiesysteme werden wir den notwendigen Ausbau der Erneuerbaren Energien zur Erreichung der Klimaziele nicht erfolgreich vorantreiben können.

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12 Erneuerbare Potentiale für Energiewende Erneuerbare Energien Bioenergie Geothermie Solarenergie Windenergie Wasserkraft Energieanwendung Strom Wärme Kraftstoffe Potentialbegriffe Theoretisches Technisches Ökonom. Erwartetes Potential Potential Potential Potential Quelle: Abschlussarbeit: Wolfram Schuster, MVV Energie AG

13 Erneuerbare Potentiale in Metropolregion Rhein Neckar Strompotential [MWh/a] Wärmepotential [MWh/a] Bio Geothermie Solar Wind Wasser Bio Geothermie Solar 0 Summe Strom: 6,4 TWh/a Wärme: 11,6 TWh/a Verteilung [%] Region 14,7 8,8 62,1 10,1 4,3 16,3 17,3 66,4 Quelle: Abschlussarbeit: Wolfram Schuster, MVV Energie AG

14 Annahme: Wärmenachfrage in der Region sinkt bis 2050 um 49% ab, die Stromnachfrage um 20% Wärmebedarf der Region ) Wärmenachfrage, Entwicklung der Endenergie [TWh/a] 40 Industrie: 45,6 % HH+GHD 3) 54,4 % % % 0 Summe: 35,9 TWh Referenz Nachhaltigkeit Nachhaltigkeit WW+RW 2) Strombedarf der Region ) Stromnachfrage, Entwicklung der Endenergie [TWh/a] Industrie: 56,9 % HH+GHD 3) 40,6 % % 5 Summe: 18,5 TWh Verkehr 2,5 % Referenz Nachhaltigkeit 1) Endenergie 2) Warmwasser, Raumwärme 3) Private Haushalte und Gewerbe, Handel, Dienstleistungen Quelle: Abschlussarbeit: Wolfram Schuster, MVV Energie AG

15 Regionale technische Potentiale reichen nicht aus, um nationale Ziele beim EE-Strom zu erfüllen Geplanter Anteil Erneuerbarer am Wärmebedarf [%] 47,6 Notwendige Wärme in % vom regionalen Potential 1) 58,7 36,9 40,2 6,3 4,9 22,6 17,5 8,9 15,1 21,9 28, * National Regional WW+RW 2) WW+RW+Prozesswärme Geplanter Anteil Erneuerbarer am Strombedarf [%] Notwendiger Strom in % vom regionalen Potential 79,4 182,0 46,8 100% 118,6 12,5 36, * ) Bezieht sich auf regionale Ziele 2) Warmwasser, Raumwärme Quelle: Abschlussarbeit: Wolfram Schuster, MVV Energie AG

16 74% des Wärmebedarfs und 44% des Strombedarfs in 2050 durch technisches Potential deckbar Wärmenachfrage und erzeugung [MWh/Tag] 1) Wärmebeitrag 2050 durch Regional-Potential ,9 TWh 11,6 TWh 131% 74% 530% % 0 Jan Feb Mar Apr May Jun Jul Aug Sep Oct Nov Dec Technisches Potential Nachfrage Stromnachfrage und erzeugung [MWh/Tag] Technisches Potential Nachfrage Aufkommen Beitrag/ Überschuss 2) Strombeitrag 2050 durch Regional-Potential ,7 TWh ,4 TWh 44% 53% 31% Jan Feb Mar Apr May Jun Jul Aug Sep Oct Nov Dec Technisches Potential Nachfrage Nachfrage Technisches Potential Beitrag 2) 1) Segment Warmwasser und Raumwärme 2) Beitrag Erneuerbarer Energien Oberer Wert = Juli-Woche, unterer Wert = Januar-Woche Quelle: Abschlussarbeit: Wolfram Schuster, MVV Energie AG

17 Szenariobestimmung für Energiewende Nachteile rein zentraler Ansätze maximale Aktivierung aller Stakeholder für Energiewende begrenzt großflächige Ausfälle in Katastrophensituationen keine maximale Entfaltung eines offenen wettbewerblichen Marktes bis hin zu Bürgern und Kommunen Geringere Flexibilisierungsoptionen zum Ausgleich schwankender Erzeugung bei vorrangig zentraler Erzeugung und Steuerung Hohes Systemrisiko durch hohe Komplexität zentraler Steuerung Nachteile rein dezentraler Ansätze Gefahr des Zerfalles der Energienetze in viele Inselnetze Geringere Versorgungssicherheit durch Mangelsituationen in Inseln mit zu geringeren Potentialen Wegfall der Solidargemeinschaft durch starke Preisentkopplung der Regionen Integrierte Energiesysteme über mehrere Sparten und Lösungsvarianten schwerer darstellbar

18 Szenariobestimmung für Energiewende Vorteile der Verbindung zentraler und dezentraler Ansätze maximale Aktivierung aller Stakeholder für Energiewende Höchste Versorgungssicherheit zellularer Systeme auf zentraler und dezentraler Ebene sowie Objektebene des Kunden analog zur höheren Kommunikationsverfügbarkeit im Internet Höheres Potential an Flexibilisierungsoptionen durch überregionale Grundlastsysteme sowie flexiblen Kleinstrukturen mit regionalen Ausgleichsmassnahmen sowie Speichern auf allen Ebenen Offener wettbewerblicher Markt für alle Stakeholder bis hin zur Wertschöpfung beim Bürger und den Kommunen Stärkere Verbindung von Energielieferung und Energiedienstleistung inkl. Energiemanagementsysteme in den Gebäuden Verringerung von Transportverlusten sowie Minimierung von Netzausbau durch erzeugungsnäheren Verbrauch Integrierte spartenübergreifende Energiesysteme für Strom, Wärme, Kälte und Gas mit zusätzlichem Flexibilisierungspotential

19 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Dipl.-Phys. Andreas Kießling Systemarchitekt wiss.-techn. Projektleitung MVV Energie AG Luisenring Mannheim Telefon: +49 (621) Mobil: +49 (172) Telefax: +49 (621)