Integration Erneuerbarer Energien Kraftwerks und Netzplanung.

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1 Stephan Kohler Integration Erneuerbarer Energien Kraftwerks und Netzplanung. World Energy Dialogue Hannover, 22. April 2009

2 Die Gesellschafter der Deutschen Energie Agentur. dena Bundesrepublik Deutschland 50% 26% KfW Bankengruppe Vertreten durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie im Einvernehmen mit: Bundesministerium für Ernährung, Landwirtschaft und Verbraucherschutz Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit Bundesministerium für Verkehr, Bau und Stadtentwicklung Allianz SE Deutsche Bank AG DZ BANK AG 8% 8% 8% Geschäftsführung Stephan Kohler Vorsitzender Andrea Weinert 2

3 Die Kompetenz und Handlungsfelder der dena. 3

4 Energiepolitische Ziele und Herausforderungen für die zukünftige Energieversorgung.

5 Zentrale Energie und klimapolitische Zielsetzungen der Bundesregierung. Reduktion des Treibhausgasausstoßes um 40% unter den Stand von 1990 bis 2020 Verdopplung der Energieproduktivität (Wirtschaftsleistung pro Primärenergieeinsatz) in Deutschland von 1990 bis 2020 Reduktion des Stromverbrauchs um 8% Steigerung des Anteils der regenerativen Energien an der Stromerzeugung auf 30% bis 2020 Steigerung des Anteils von Strom aus KWK an der Stromerzeugung auf 25% bis 2020 Steigerung der regenerativen Energien im Wärmesektor auf 14% bis 2020 Steigerung des Anteils der Biokraftstoffe bei den Kraftstoffen auf 17% (energetisch) bis

6 dena Stromszenario bis % 69% 56% 43% 57% 22% 31% 44% X % Anteil konventioneller Kondensationskraftwerke (fossil, nuklear) Y % Anteil regenerativer Energien und Kraft-Wärme-Kopplung 6

7 Ausbau regenerativer Energien zur Stromversorgung in Deutschland bis Entspricht rund 35% Anteil regenerativer Strom Quelle: BMU 2008 und dena 2008 (eigene Berechnungen) 7

8 Windenergie Nutzung in den Bundesländern. Niedersachsen Brandenburg Sachsen-Anhalt Schleswig-Holstein Nordrhein-Westfalen Mecklenburg-Vorp. Windenergieanlagen Anzahl Rheinland-Pfalz Sachsen Thüringen Hessen Baden-Württemberg Bayern Bremen Saarland Hamburg Berlin Installierte Leistung in Megawatt Stand: 12/2008 Quelle: DEWI 8

9 Prognose des Windenergieausbaus in Nord und Ostsee. Nordsee Ostsee 7,2 5,9 3,1 2,5 1, ,3 0,4 (neu installierte Leistung in GW bis 2015 / ab 2015) Projektspezifische Bewertung der Offshore-Planungen in Nord- und Ostsee: 9,8 GW Windparkleistung bis zum Jahr 2015 (7,5 % der Stromerzeugung) 10,6 GW Windparkleistung im Zeitraum 2015 / 2025 Zum Vergleich: installierte Kraftwerksleitung in Deutschland ist rd. 115 GW E F F I Z I E N Z E N T S C H E I D E T. 9

10 Optimierung der Integration zentraler und dezentraler Stromerzeugungseinheiten. 10

11 Deckung der Netzlast Tag mit Starklast E F F I Z I E N Z E N T S C H E I D E T. 11

12 Regel und Reserveleistung. Online Previous day s forecast 4-hour forecast Windenergie ist größer als Prognose negative Reserveleistung notwendig Power in MW Windenergie ist kleiner als Prognose positive Reserveenergie notwendig Time Source: ISET, 2003, supplemented E F F I Z I E N Z E N T S C H E I D E T. 12

13 Leistungsbilanzen für Stark und Schwachwind / Stark und Schwachlast in % Windstromanteil Nettoexport [MW] Pumpspeicher Einspeisung Bedarf Einspeisung Bedarf Einspeisung Bedarf Einspeisung Bedarf Starklast ohne Wind Starklast mit Wind Schwachlast ohne Wind Schwachlast mit Wind konventionelle Kraftwerke Last Pumpspeicher Wind Netzverluste Import/Export 13

14 Vergleich von Regionen mit zentraler /dezentraler Einspeisung. Region ohne dezentrale Einspeisung Region mit hoher dezentraler Einspeisung Dezentrale Einspeisung Rück- und = Einspeisung = Spannungsebene 14

15 Kraftwerkspark und gesicherte Leistung bis 2030 gemäß Energieprogramm Bundesregierung. 15

16 dena Netzstudien I und II.

17 Integration Erneuerbarer Energien in die deutsche Stromversorgung im Zeitraum 2015 bis 2020 (dena Netzstudie II). Projektsteuerungsgruppe (Leitung dena) Offshore Stiftung / Offshore Forum Windenergie VGB PowerTech VDMA, Power Systems Zentralverband Elektrotechnik und Elektronikindustrie EnBW Transportnetze RWE Transportnetz Strom Vattenfall Europe Transmission Forum Netztechnik/Netzbetrieb im VDE Bundesverband Windenergie Siemens Bundesverband der Energie- und Wasserwirtschaft EnBW Transportnetze Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit BARD Engineering EWE E.ON Netz Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie Erstellung der Studie durch Konsortium um das Energiewirtschaftliche Institut der Universität Köln (DEWI, ISET, E.ON Netz, RWE TSO, VE-T, EnBW-TN, EWI) Studienbegleitenden Plausibilitätsprüfung von Zwischen- und Endergebnissen durch externe Sachverständige: Prof. Schnettler (RWTH Aachen) und Prof. Wagner (TU München) Start der Studienerstellung im Oktober 2007 Ergebnisse liegen in 2010 vor 17

18 Netzausbau im Höchstspannungsnetz gemäß dena Netzstudie I und TEN E Leitlinien. 850 km Netzausbau gemäß dena- Netzstudie I zur Integration von 20% regenerativen Energien in das Verbundsystem und Netzausbau gemäß vorrangigem Verbundplan der europäischen TEN-E Leitlinien: zum Funktionieren des Wettbewerbs im europäischen Binnenmarkt zur Stärkung der Versorgungssicherheit zur verstärkten Nutzung Erneuerbarer Energien 18

19 dena Netzstudie II: wissenschaftlich technische Arbeitsziele. Integration 30% Anteil erneuerbarer Energien an der Stromerzeugung in Deutschland in das Verbundsystem Zeitraum bis 2020, Ausblick auf 2025 Anpassung der Stromnetze (380kV Höchstspannungsebene) Untersuchung der Notwendigkeit eines Netzausbaus über den in der dena-netzstudie I festgestellten Bedarf und ggf. Dimensionierung des Netzes Strategien zur Gewährleistung der Systemstabilität auch in schwierigen Situationen (Starkwind / Schwachlast) Erhöhung der Flexibilitäten im Elektrizitätssystem 19

20 Übertragungstechniken im Vergleich. Identifikation geeigneter Varianten zur Übertragung der Windenergieleistung aus Nord- und Ostsee in die Lastschwerpunkte: HGÜ-Kabel, klassisch bzw. mit VSC-Technik HGÜ-Freileitung, klassisch 380 kv-freileitung, AC 380 kv-erdkabel, AC 750 / 800 kv-freileitung, AC Gasisolierte Leiter Untersuchung nach folgenden Kriterien: Entwicklungspotenziale der Technik für den Zeithorizont bis 2020 Investitions- und Betriebskosten Stromverluste und Akzeptanzfähigkeit 20

21 Erhöhung der Flexibilitäten im Elektrizitätssystem. Bestandsaufnahme vorhandener und Perspektiven für neue Speichertechnologien Verbesserte Wind- und Lastprognose Regel- und Reserveleistungsbereitstellung durch Windenergie Lastmanagement für ausgewählte Verbraucher Dezentrale Analyse einzelner Einspeisepunkte Einspeisemanagement versus Adiabate Druckluftspeicher (CAES) versus Overlaynetz 21

22 Beteiligung der dena an europäischen Studien. RESPOND Renewable Electricity Supply interactions with Conventional POwer generation, Networks and Demand Analyse effizienter marktorientierter Maßnahmen zur besseren Integration der Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien bis 2015 TradeWind Wind Power Integration and Exchange in the Trans-European Power Markets Entwicklung von Marktregeln und technischen Lösungen, die die Integration von Windenergie in die europäischen Strommärkte bis 2030 ermöglichen SUSPLAN Development of regional and Pan-European guidelines for more efficient integration of renewable energy into future - infrastructures Entwicklung von Leitfäden für die gesamteuropäische Netzinfrastrukturentwicklung für Gas- und Stromnetze mit hohem Anteil Erneuerbarer Energien für den Zeitraum

23 Fazit. Die Stromversorgung ist im Wandel. Stromnetze müssen neue Aufgaben übernehmen. Benötigt werden intelligente, flexible Lösungen für das Gesamtsystem (Ansatz: Smart System). Dezentrale Erzeugung erfordert starke dezentrale Netze für den Rücktransport in höhere Spannungsebenen. Die Kapazität im Transport- und im Verbundnetz muss vom Norden in die Lastzentren im Süden ausgebaut werden. Die mangelnde Akzeptanz für die Erweiterung der Netzkapazität führt insbesondere des Ausbaus der höheren Spannungsebenen zum Genehmigungsstau. Systemengpässe erfordern den Ausbau von Grenzkuppelstellen mit europäischem Stromhandel, den Ausbau von Speichern und eine flexible Steuerung zur Optimierung von Stromerzeugung und Stromnachfrage (Stichwort: Lastmanagement). Der zügiger Netzausbau und die Systemoptimierung sind wichtige Bestandteile einer nachhaltigen Energieversorgung. 23

24 Effizienz entscheidet.