Energiewende und Netzausbau: Brauchen wir neue Leitungen?
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- Rüdiger Engel
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1 Energiewende und Netzausbau: Brauchen wir neue Leitungen? 23. März 2012 LV Baden-Württemberg BUND Dr. Peter Ahmels, Deutsche Umwelthilfe DUH Gefördert durch:
2 Deutsche Umwelthilfe e.v. Kurt Bouda, pixelio Natur- und Verbraucherschutzorganisation, gegründet MitarbeiterInnen Radolfzell, Berlin und Hannover 2
3 Erzeugung im Norden Verbrauch im Süden 3
4 Regionale Verteilung der install. Windleistung
5 Install. KW-Leistung Szenariorahmen 5
6 Szenariorahmen: Veränderung durch Konsultation 6
7 Szenariowerte vor und nach Konsultation 7
8 Nebenbestimmungen für ÜNB im Szenariorahmen ÜNB müssen Sensitivitätsanalysen erstellen: 10% Verbrauchsminderung bis % bis 2050 (bezogen auf 2008) Bei Modellierung oder Regionalisierung Angaben über Anteil KWK notwendig Ebenso über CO2-Emssionen und wahrscheinliche Stromerzeugungsmenge 8
9 Gibt es Alternativen zum Netzausbau? - Andere Übertragungstechnologien - Dezentralere (verbrauchsnähere) Nutzung Erneuerbarer Energien - Andere Systemlösungen: Effizienz, Speicher, Smart Grid, E-Mob., Power-to-Gas, KWK, Wärme/Klima
10 Andere Übertragungstechnologien Hochtemperaturseile z.b. ACCR Aus: Präs. einer Studie von 3M: Vergleich technischer Optionen zur Steigerung.in 110 kv- Freileitungen Prof. Schnettler et Macherey IFHT Aachen 2008 Temperaturmonitoring Erdkabel 10
11 Dezentralere Nutzung? Beispiel S-H: Verbrauch: 13,6 TWh Erzeugung EE TWh (ca. 45%) MinMax Last: 1000/3000 MW Geplante Windanlagen 9000 MW bis
12 Windenergie in Schleswig-Holstein
13 Fläche km² Baden Württemberg Stromverbrauch 62 TWh Aus Wind (3500 Anlagen) bei 1,5% der Fläche: etwa 20 TWh Aus 1000 MW PV: 1 TWh Speicher (8%): 5 TWh: 100-fache Kapazität wie jetzige Pumpspeicher in D
14 Brauchen dezentralere Einheiten weniger Ausgleichsenergie? Beispiel Deutschland: Positiv (rel.) Negativ (rel.) 4 Regelzonen Regelzone Aus: Gutachten zur Höhe des Regelenergiebedarfs in Deutschland Haubrich/ Consentec 2008 im Auftrag der BNetzA, S
15 Mögliche Dauerlinien bei 80% Versorgung mit erneuerbaren Energien TWh jährliches Stromdefizit 118 TWh jährlicher Stromüberschuss Quelle: Vortrag Prof. Beck, EFZN: Die Energiewende braucht Untergrundspeicher. Vortrag Etzel
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, Teilweise erprobte Technologien, Potential zur Kostensenkung vorhanden 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 Speicherbebedarf bei nationaler Sicht etwa doppelt so hoch wie bei EU-weitem Ausgleich 22
23 Smart Grids- intelligente Netze Netzentlastung Anpassung des Verbrauchs an schwankende Erzeugung Transport von Strom und Daten
24 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..
25 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..
26 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 26
27 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
28 Batteriekosten/kWh im Stundenbereich VDE Dez
29 Power to Gas Lösung für große, nicht sofort nutzbare EE-Strommengen Schlechter Wirkungsgrad: 0,33 Elektrolyseure noch Schwachstelle. 29
30
31 Optionen zur Einbindung EE Quelle: eigene Berechnungen
32 Vom Dreieck Versorgungssicherheit Kosten Umweltschutz 32
33 ...zum Tetraeder Security of supply Cost-effectiveness Akzeptanz Conservation 33
34 Fazit Soviel dezentrale EE wie möglich Einführung des intelligenten Netzes Ausbau von Speichern Ausbau des Verteilungsnetzes Soviel Übertragungsnetz wie nötig Praxiserprobung neuer Übertragungstechniken JA, wir brauchen neue Leitungen
35 Vielen Dank! Bild: Ahmels, in Caputh
36 Magnetfeld bei 380 kv (Kabel u Freileitung) 380 / 220 kv Leitung (1 m über dem Erdboden) Quelle: Geschwentner, Pölzl (2011) Ausbau des Stromübertragungsnetzes aus Sicht des Strahlenschutzes, in UMID- Umwelt und Mensch Informationsdienst, Ausgabe 3/2011, S
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