Bürger, Netze und Erneuerbare

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1 Arbeitsgemeinschaft Natur- und Umweltbildung Bürger, Netze und Erneuerbare Von den Herausforderungen, das Klima zu retten und Infrastruktur zu ertragen Leipzig, 29. Februar 2012 Dr. Peter Ahmels Gefördert durch:

2 Deutsche Umwelthilfe e.v. Kurt Bouda, pixelio Natur- und Verbraucherschutzorganisation, gegründet MitarbeiterInnen Radolfzell, Berlin und Hannover 2

3 CO 2 - Reduktion um 95 %

4 EE-Ausbauziele im Stromsektor % EE im Netz % Ziel der Bundesregierung 47 % Ziel der EE-Branche % Energiekonzept 2010

5 Das Stromnetz als Flaschenhals der Energiewende Herausforderungen: Verteilungsnetz Übertragungsnetz D. Elliot, /DUH 5

6 Regionale Verteilung der install. Windleistung nds brd s-h s-a n rp m s thü hs bay b hb hh b 2011 Gesamt: MW >50% in 3 Nordländern MW

7 Übertragungsnetz: Neue Energiestandorte

8 Netzintegration Windstrom nach Dena I bis 2015 (DENA I) 850 km Drehstrom MW pro Leitung bis 2020 (DENA I) 1050 km Dreh- oder Gleichstrom MW Zusätzlich wichtig: Verteilnetz: dezentrale Einspeisung Seekabelverbindungen Grafik: Eigene Bearbeitung nach UCTE-Daten und Dena-Netzstudie 2005

9 Stromverbrauch und EE-Erzeugung 2020 DUH/IWES 2011

10 EE brauchen flexible Ergänzung

11 EE brauchen flexible Ergänzung Quelle: SRU 2009

12 Neue Leitungen Für Transport verbrauchsferner Erneuerbarer Energien Für Einbindung neuer Speicher Für EU-weiten Ausgleich 12

13 Mahnfeuer an einer geplanten Stromtrasse

14 Gibt es Alternativen zum Netzausbau? - andere Übertragungswege - andere Systemlösungen 14

15 Hochtemperaturseile Temperaturmonitoring Erdkabel Andere Übertragungswege 15

16 Andere Systemlösungen Speicher bisher Nur zum Ausgleich von kurzfristigen Schwankungen eines bedarfsgesteuerten Stromsystems Bereitstellung von Netzdienstleistungen (Regelenergie) Speicherkapazität in D an Pumpspeichern: 0,04 TWh 16

17 Speicher zukünftig Ausgleich von langfristigen (saisonalen) Schwankungen eines angebotsgesteuerten Stromsystems Benötigte Speicherkapazität in D: 3-20 TWh (zum Vergleich: Pumpspeicher 0,04 TWh) 17

18 Speichertypologie Kurzzeitspeicher: Sekunden bis wenige Minuten, hohe Zyklenzahl und hohe Last möglich für Netzdienstleistungen Tagesspeicher: 1-10 Stunden. 1-2 Zyklen/Tag Ausgleich Tag/Nacht. Für Solarstromüberschuss denkbar Langzeitspeicher: Energie für Tage bis 1 Monat (saisonale Unterschiede) wenige Zyklen/Jahr Für EE notwendig und geeignet. 18

19 Welche Speicherarten? Kurzzeitspeicher: Kondensatoren, Schwungräder sehr kleine Kapazität, sehr hohe Last Tagesspeicher: Batterien, Blei: Redox, Li-Ion, Natrium- Schwefel, NiCd; Tw. erprobte Technologien, Potential zur Kostensenkung 19

20 Welche Speicherarten? Tagesspeicher: Pumpspeicher Preiswert, ausgereift, Eingriff in Landschaft, begrenzter Zubau PSW Goldisthal in Thüringen. Foto Ahmels/DUH 20

21 Welche Speicherarten? Langzeitspeicher: Pumpspeicher, chemische Speicher (H2, Methan, Druckluft) in Kavernen Sehr großvolumig (mehrere Millionen m³) Geringerer Eingriff in Naturhaushalt wie z.b. Pumpspeicher 21

22 EU-weiter Ausgleich Speichberbedarf bei nationaler Sicht etwa adoppelt so hoch wie bei EU-weitem Ausgleich 22

23 Elektromobilität PV-Eigenverbrauch Andere Optionen 23

24 Dezentrale Auto-Batteriespeicher am Beispiel S-H Ziel MW Windstrom in Bei Vollast etwa 10 GW/h 5 Mio Elektroautos mit je 10 kwh Kapazität = 50 GWh Kapazität in 5 h erschöpft 24

25 60 Eine rein regenerative Energieversorgung hat einen sehr großen Speicherbedarf trotz idealem Netzausbau Residuallast ohne E-Mobilität, Wärmepumpen und Klimatisierung (Meteo-Jahr 2007) Residuallast (GW) Pumpspeicher Norwegen (Theorie) Überschüsse: TWh Defizite: 43.5 TWh Minimale Residuallast: GW Maximale Residuallast 48.2 GW Kapazität und Leistung Gasspeicher heute 42 Mio. E-KFZ (Theorie) -120 Jan Feb Mar Apr May Jun Jul Aug Sep Oct Nov Dec Monat Quelle: IWES-Berechnungen für UBA Energieziel 100% Strom aus EE, aus Vortrag M. Sterner Kapazität und Leistung Pumpspeicher heute Defizite (Last > EE-Einspeisung) Überschüsse (EE-Einspeisung > Last) Fraunhofer IWES 2010

26 Smart Grids - intelligente Netze Netzentlastung Anpassung des Verbrauchs an schwankende Erzeugung Transport von Strom und Daten

27 DSM-Potential in Gewerbe, Handel (GW) Sektor TWh/a DSM-Anteil TWh Potential GW Kälte Lebensmittel 6,3 0, Kühlhäuser 1,1 0,146 0,2 Sonstige 2,8 0,1 0,28 Klima Büro 1 0,05 1,75 Einzelhandel 2 0,08 2,8 Hotel 0,1 0,01 0,42 Gastronomie 0,1 0,01 0,34 Lüftung Alle 16,2 0,329 0,9 Wärme Warmwasser 16,3 2 0,465 Nachtspeicher Summe 56,5 6,27 10 Summe o. Klima 3,1 2,9 Quelle: M. Klobasa, 2007, Dissertation: Dyn. Simulation eines Lastmanagements und Integration von Windenergie in ein Elektrizitätsnetz..

28 DSM-Potential in Haushalten (GW) Anwendung TWh/a DSM-Anteil TWh Potential GW verschiebbar Waschen 5 1, Trocknen 3,4 0,85 0,63 Spülen 4 1 0,6 Mit Speicher Kühlschrank 11,6 3, Gefrier 11,5 3,8 0,6 Wärmepumpen 0,9 Warmwasser 23,8 0,5 0,675 Nachtspeicher Summe Summe o. Klima u Nachtsp. 11,3 3,7 Quelle: M. Klobasa, 2007, Dissertation: Dyn. Simulation..

29 EE brauchen neue Speicher zentral und dezentral Pumpspeicherkraftwerke: Technisch bewährt Aus Naturschutzsicht geringes Ausbaupotenzial PSW Goldisthal in Thüringen. Foto Ahmels/DUH

30 30

31

32 Optionen zur Einbindung EE Quelle: eigene Berechnungen

33 Freileitungen oder Erdkabel? 380 / 220 kv Freileitung Standard, Erdkabel wegen anspruchsvoller Technik teurer 110 kv Verlegung bisher meist als Freileitung, Kostendifferenz Erdkabel geringer als bei Höchstspannung bis 60 kv Vorwiegend Erdkabel: 2008 Mittelspannung zu 74 %, Niederspannung zu 87 % als Kabel (Quelle: BDEW)

34 Herausforderungen für die Verteilungsnetze Fluktuierende Einspeisung von Wind + PV; Systemintegration Netzentlastung durch dezentrale Strukturen

35 Verbrauch und Erzeugung EnBW: Vortrag Berlin

36 Dimensionen im Verteilungsnetz Status Quo des Niederspannungsnetzes in Deutschland Georg Kerber EnBW v0.1 / Vortrag BSW

37 Bausteine für das Stromnetz der Zukunft

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