Energiewende. Flexibilitätsoptionen für ein Gelingen der LUAT. Klaus Görner Univ.-Prof. Dr.-Ing. habil.

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1 Folie 1 Universität Duisburg-Essen Gas- Wärme-Institut e.v. Essen Energiegespräch 2015 Von der heute zur Stadt der Zukunft 19. März 2015 Römermuseum,

2 Energieversorgung gestern, heute, morgen Übergeordnete Anforderungen Klimaschutz Energieversorgung Gesellschaft Wirtschaftlichkeit Versorgungssicherheit Folie 2

3 Stromerzeugungsportfolio vor der Stromerzeugung nach Primärenergieträgern Sonst. Strom EE Gas Braunkohle Steinkohle Kernenergie Folie 3

4 Stromerzeugungsportfolio vor der Stromerzeugung nach Primärenergieträgern in D NRW 2005 Deutschland Erneuerbare 5% NRW Folie 4 Quelle: BMWi, Energiedaten, 2014 Stromerzeugung D [%] 2005 Kernenergie 26,2 Braunkohle 24,7 Steinkohle 21,5 Gas 11,7 Erneuerbare 10,6 Sonst. 5,2 Quelle: EnergieAgentur.NRW, Energie.Daten NRW 2010 Stromerzeugung NRW [%] 2005 Kernenergie 0 Braunkohle 43,3 Steinkohle 32,4 Gas 13,7 Erneuerbare 4,8 Sonst. 5,8

5 Energieversorgungsstruktur der Zukunft Energieversorgung muss ganzheitlich gesehen werden Erzeugungs-Portfolio keine Kernenergie weniger Fossile mehr Erneuerbare Strom Gas Wärme Folie 5

6 ihre Auswirkungen Stromerzeugung nach Primärenergieträgern Ziel für Sonst. Strom EE Gas Braunkohle Steinkohle Kernenergie Folie 6

7 Leistung [GW] ihre Auswirkungen Fluktuierende Strom-Einspeisung aus Erneuerbaren Energien BMU-Leitszenarien: Basis-Szenario 2050 mit 85 % Erneuerbaren Mittl. Netzlast 60 GW Fluktuation: 48 GW 48 GW Folie 7 Quelle: BMU-Leit-Szenarien 2010

8 Leistung [GW] ihre Auswirkungen Stromerzeugung nach Jahresarbeit Über- schuss- Strom Verschiebung durch Speicherung Flexible Erzeugung Residuallast Anzahl an Sten [-] Folie 8 Flexibilisierung von bestehenden Kraftwerken Auf- Ausbau von Speicherkapazitäten Kraftwerke sind mit ausreichender Leistung vorhanden, aber derzeit nicht wirtschaftlich Speicherkapazität nicht vorhanden Investition in Speicher derzeit nicht wirtschaftlich

9 Preis (EUR / MWh) Preis (EUR / MWh) ihre Auswirkungen Strommarkteinflüsse Residuallast (MW) Jahr 2011 Keine Residuallasten unter 20 GW Vereinzelt negative Preise Kleiner werdende Residuallasten Residuallast (MW) Negative Preise Jahr 2012 Residuallasten bis 9 GW Deutlich mehr stärker negative Preise Folie 9 Quelle: ewi, 2014

10 ihre Auswirkungen Speicheroptionen Speicherkapazitäten 10,000 1,000 Methan 100 Power-to-Gas 10 1 Batterien Schwungrad Druckluftspeicher Pumpspeicher Wasserstoff Vorhandene Pumpspeicherkapazität Notwendige Speicherkapazität zur Gesamtnetzstabilisierung kwh MWh GWh TWh Speicherkapazität Folie 10

11 Megatrends der Alle Bereiche sind betroffen Stromspeicher P2G Strom EE Gas Wärme Gas- Wärme- speicher KWK speicher Folie 11

12 Megatrends der Verkehrs-Sektor speicher Stromspeicher speicher Gas- Strom Gas Wärme speicher Gas- Verkehr Stromspeicher Wärme- Folie 12

13 Megatrends der Industrie-/Gewerbe-Sektor Stromspeicher Strom Gas Wärme Gas- Wärme- Industrie Gewerbe speicher Wärmespeicher speicher Folie 13

14 Megatrends der Haushaltssektor-Sektor Strom- Strom- speicher speicher Strom speicher Haushalte Wärmespeicher Gas Wärme speicher Gas- Wärme- Folie 14

15 Virtuelle Institute in NRW Veränderungen in allen Bereichen Folie 15

16 Virtuelle Institute in NRW Zusammenspiel verschiedener Einrichtungen bzw. Institutionen Folie 16

17 Virtuelles P2G-Institut Strom zu Gas Wärme durch P2G, P2F, P2C, P2H DSM Zeitliche Verschiebung DSM Strom Erneuerbare Energien P2C P2F P2G P2H Chemische Speicherung Thermische Speicherung Folie 17

18 Virtuelles P2G-Institut Strom zu Gas Wärme durch P2G, P2F, P2C, P2H DSM Folie 18

19 Virtuelles P2G-Institut Strom zu Gas Wärme Nutzung des Gasnetzes zur Entlastung des Stromnetzes Transportkapazität des Elektrischen Netzes in Deutschland: 600 TWh Transportkapazität des Gasnetzes in Deutschland: TWh Power-to-Gas Source: VDE, BDEW, TenneT, Amprion, 50Hz, EnBW, EnLAG Gas-to-Power Folie 19

20 Virtuelles P2G-Institut Strom zu Gas Wärme Elektrolyse produziert Wasserstoff Folie 20

21 Virtuelles P2G-Institut Strom zu Gas Wärme Prozesskettenvergleich nach Wirkungsgrad Folie 21

22 Virtuelles KWK-Institut Kraft-Wärme-Kopplung Beispiel InnovationCity Bottrop Folie 22 Quelle: Gas- Wärme-Institut e.v., Essen

23 Virtuelles KWK-Institut Kraft-Wärme-Kopplung Beispiel InnovationCity Bottrop Folie 23 Quelle: Gas- Wärme-Institut e.v., Essen

24 Virtuelles KWK-Institut Kraft-Wärme-Kopplung Beispiel InnovationCity Bottrop Folie 24 Quelle: Gas- Wärme-Institut e.v., Essen

25 Virtuelles KWK-Institut Kraft-Wärme-Kopplung Potenzialstudie NRW Siedlungs- industrielle KWK Potenziale für das Land NRW, Städte Industrie Eine Erhöhung des Anteils der KWK-Stromerzeugung auf über 25 % in NRW ist realisierbar. In Siedlungs-KWK gibt es ein Fernwärme- Potenzial von r 36 % des landesweiten Nutzwärmebedarfs. R 2/3 des wirtschaftlichen Potenzials entfällt auf Städte mit über Einwohnern. Folie 25 Industrielle KWK: Durch Modernisierung Erschließung von weiteren Wärmesenken kann die KWK-Stromerzeugung mehr als vervierfacht werden (von 6,2 TWh (2008) auf 27 TWh). Quelle: EnergieAgentur.NRW

26 Virtuelles KWK-Institut Kraft-Wärme-Kopplung Fernwärmeausbau Machbarkeitsstudie Ausbau Verdichtung der Fernwärmenetze Ausbau bestehender Netze Zusammenführung (Verdichtung) bestehender Netze. Quelle: STEAG Fernwärme, 2013 unter Einbindung von Wärmequellen in vorhandenen neu geplanten Heizkraftwerken, Müllheizkraftwerken u.a., regenerativen Wärmequellen Abwärmeanlagen. Folie 26

27 Virtuelles KWK-Institut Kraft-Wärme-Kopplung Fernwärmeausbau Versorgungsgebiete im Ruhrgebiet - möglicher Ausbau Verdichtung Folie 27 Quelle: Wichert: Potenzial Ausbaumöglichkeiten der Kraft-Wärme-Kopplung Fernwärmeversorgung. Öffentlicher Workshop der Zukunft durch Industrie e.v., , Düsseldorf

28 Stromerzeugungsportfolio mit Erreichung der Wünsche vs. Ziele vs. Realitäten Grenz-Szenario - EE niedrig Grenz-Szenario - EE hoch Sonstige 3% Folie 28 Stromerzeugung 2050 Kernenergie 0 Braunkohle 15 Steinkohle 15 Gas 15 Erneuerbare 50 Sonst. 5 Stromerzeugung 2050 Kernenergie 0 Braunkohle 0 Steinkohle 0 Gas 12 Erneuerbare 85 Sonst. 3

29 Zusammenfassung Folie 29 Schwerpunkthemen im Zusammenhang mit der Flexibilität Flexibilität ist zentrales Thema bei der Erzeugung zentral dezentral beim Verbrauch Haushalte, Gewerbe, Industrie Kraftwerke Optimierung Flexibilisierung von Kraftwerken technisch wirtschaftlich systemische Einbindung Speicher KWK Alle Optionen müssen genutzt werden Virtuelles P2G-Institut (Strom zu Gas Wärme) Stromspeicher Chemische Speicher Umwandlungstechnologien (Strom Gas Strom) Ausbau der Kraft-Wärme-Kopplung KWK-Impulsprogramm der Landes NRW Virtuelles KWK-Institut KWK.NRW-Kampagne ist ein langwieriger, komplexer investitionsintensiver Prozess, der auch Veränderungen in den Köpfen verlangt

30 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit Folie 30 Universität Duisburg-Essen Leimkugelstraße Essen 10

31 Kontakt: Prof. Dr.-Ing. Universität Duisburg-Essen Leimkugelstraße Essen Folie 31

Virtuelles. P2G-Institut. Virtuelles Institut Strom zu Gas und Wärme. Prof. Klaus Görner Gas- und Wärme-Institut e.v., Essen GWI

Virtuelles. P2G-Institut. Virtuelles Institut Strom zu Gas und Wärme. Prof. Klaus Görner Gas- und Wärme-Institut e.v., Essen GWI Virtuelles nstitut Virtuelles Institut Strom zu Gas und Wärme Prof. Klaus Görner Gas- und Wärme-Institut e.v., Essen GWI 14.11.2013 13. Jahrestreffen des Netzwerks Brennstoffzelle und Wasserstoff Düsseldorf

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