Speicher für die Energiewende
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- Matthias Schmitt
- vor 8 Jahren
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1 Speicher für die Energiewende Fraunhofer Instituts für Umwelt-, Sicherheits- und Energietechnik Institutsteil Sulzbach-Rosenberg Paul Michael Rundel Link zur Studie studie_speicher_energiewende.pdf Folie 1
2 Fraunhofer Centrum für Energiespeicherung Forschungsschwerpunkte Energieeffizienz/ Systemanalyse Berlin Chemische Energiespeicher Katalyse und Prozess Technische Umsetzung Oberhausen Thermische Energiespeicher Stuttgart Sulzbach- Rosenberg Straubing Folie 2
3 Gliederung Speicher für die Energiewende Hintergrund Warum werden Speicher benötig? Arten von Energiespeichern Wandel der Energieversorgung Bisherige und zukünftige Energieversorgung Netze und Speicher Systemanalyse Ausgleichsbedarf in Deutschland Nutzungsoptionen Stromüberschüsse Power to Product Fazit Folie 3
4 Hintergrund Warum werden Speicher benötigt? Strom Wärme Folie 4
5 Hintergrund Arten von Energiespeichern sensibel Thermische Energie latent thermochemisch Elektrische Energie elektrochemisch elektromagnetisch chemisch chemisch mechanisch Feststoff Paraffine Adsorption Heterogene Verdampfung Elektrolyse Sekundärbatterien SMES* (AA)-CAES** Flüssigkeit Salze Absorption C x H y Erzeugung Reversible Brennstoffzelle Pumpspeicher Hybrid Carbonate Doppelschicht- Kondensatoren Schwungrad Fettsäuren * SMES: Superconducting Magnetic Energy Storage ** (AA-)CAES: (Advanced Adiabatic) Compressed Air Energy Storage Folie 5
6 Hintergrund Arten von Energiespeichern Marktreife Systeme sensibel Thermische Energie latent thermochemisch Elektrische Energie elektrochemisch elektromagnetisch chemisch chemisch mechanisch Feststoff Paraffine Adsorption Heterogene Verdampfung Elektrolyse Sekundärbatterien SMES* (AA)-CAES** Flüssigkeit Salze Absorption C x H y Erzeugung Reversible Brennstoffzelle Pumpspeicher Hybrid Carbonate Doppelschicht- Kondensatoren Schwungrad Fettsäuren * SMES: Superconducting Magnetic Energy Storage ** (AA-)CAES: (Advanced Adiabatic) Compressed Air Energy Storage Folie 6
7 Wandel der Energieversorgung Bisherige Energieversorgung Regelbar Angebot Nachfrage Verbrauch Erzeugung Viktor Mildenberger, Petra Bork, Dieter Schütz, Andreas Morlok / alle pixelio.de Folie 7
8 Wandel der Energieversorgung Zukünftige Energieversorgung Regelbar Lastverschiebung Angebot Nachfrage Verbrauch Erzeugung Energieeffizienz Haushaltsgeld.net, Andreas Carjell, Viktor Mildenberger, Petra Bork, Dieter Schütz, Andreas Morlok / alle pixelio.de Folie 8
9 Wandel der Energieversorgung Netze & Speicher Regelbar Netze Örtliche Entkopplung Lastverschiebung Angebot Nachfrage Speicher Zeitliche Entkopplung Verbrauch Erzeugung Energieeffizienz Haushaltsgeld.net, Andreas Carjell, Viktor Mildenberger, Petra Bork, Dieter Schütz, Andreas Morlok / alle pixelio.de Folie 9
10 Wandel der Energieversorgung Energieinfrastruktur in Deutschland Heute 2050 Folie 10
11 Systemanalyse Analyse von 146 Regionen Grundlagen Basis BMU Leitszenarien Regionen Aufteilung nach Einwohnerzahl und Strukur Perfektes Verteilnetz innerhalb der Region, kein Austausch zwsichen den Regionen Regionen für die Ausgleichsbedarfsanalyse C.Doetsch: Future Electric Energy Storage/Balancing Demand, IEA, Paris, Folie 11
12 Systemanalyse Ausgleichsbedarf, geordnet 2030 Leistung [GW] Zeit [h] ca. 27,7 TWh ca. 1 TWh 2030 Stromüberschuss: ca h/a Energie: -28 TWh Stromdefizit: ca. 300 h/a Energie: + 1 TWh Leistung [GW] Zeit [h] ca. 80 TWh ca. 3,3 TWh 2050 Stromüberschuss: ca h/a Energie: -80 TWh Stromdefizit: ca. 800 h/a Energie: + 3,3 TWh -60 C.Doetsch: Future Electric Energy Storage/Balancing Demand, IEA, Paris, Folie 12
13 Systemanalyse Nutzungsoptionen Stromüberschüsse ca. 3,3 TWh Leistung [GW] ca. 80 TWh Zeit [h] Stromspeicher C.Doetsch: Future Electric Energy Storage/Balancing Demand, IEA, Paris, Folie 13
14 Systemanalyse Optionen zur Stromspeicherung Pumpspeicher Wirkungsgrad [%] Druckluftspeicher Wirkungsgrad [%] Kosten [ct/kwh] Kosten [ct/kwh] 0 50 Lastausgleich Sek. Min. Woche Elektro-chemische Speicher Wirkungsgrad [%] 0 50 Lastausgleich Sek. Min. Woche Chemische Speicher Wirkungsgrad [%] Kosten [ct/kwh] Kosten [ct/kwh] 0 50 Lastausgleich 0 50 Lastausgleich Sek. Min. Woche Sek. Min. Woche Folie 14
15 Systemanalyse Nutzungsoptionen Stromüberschüsse ca. 3,3 TWh Leistung [GW] ca. 80 TWh Zeit [h] Stromspeicher Power to Heat C.Doetsch: Future Electric Energy Storage/Balancing Demand, IEA, Paris, Folie 15
16 Systemanalyse Nutzungsoptionen Stromüberschüsse ca. 3,3 TWh Leistung [GW] ca. 80 TWh Zeit [h] Stromspeicher Power to Product Power to Heat C.Doetsch: Future Electric Energy Storage/Balancing Demand, IEA, Paris, Folie 16
17 Systemanalyse Power to Product Grundstoffindustrie Strom Metall- und Chemieindustrie Erneuerbare Strom Elektrolyse Wasserstoff à Stahl à Natronlauge à Aluminium à Chlor H 2 CO 2 Kohlenwasserstoffe Metall- und Baustoffindustrie Kohlendioxid Rohgas CO 2 -Zwischenspeicherung Konversion à Eisen à Zement à Zink à Kalk Metall- und Chemieindustrie Biomasse NaWaRo Biokohle Biokoks Biokraftstoffe CO Konversion 2 - Abscheidung à Gusseisen à Silizium à Ethen à Propen Folie 17
18 Systemanalyse Beispiel Power to Liquid H 2 O O 2 CH 3 OH H 2 H 2 H 2 Elektrolyse Kompression H 2 -Zwischenspeicherung Erneuerbar e Energien Methanolsynthese Rektifikation/ Stofftrennung H 2 O CO 2 CO 2 CO 2 CO 2 H 2,CO 2 Biogaserzeugung CH 4 Biogasreinigung Kompression Kompression CO 2 -Zwischenspeicherung CH 4 Folie 18
19 Fazit Herausforderung bei Energiespeichern Systemuntersuchungen Bewertung und Koordination der Energiespeicherkonzepte Weiterentwicklung chemische Energiespeicherung Weiterentwicklung thermische Energiespeicherung Demonstrationsanlagen/ Finanzierungsmodelle Markteinführung/ Lernkurven?! Folie 19
20 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit Paul Michael Rundel Abteilung Energietechnik Fraunhofer-Institut für Umwelt-, Sicherheitsund Energietechnik UMSICHT Institutsteil Sulzbach-Rosenberg Link zur Studie studien/studie_speicher_energiewende.pdf Folie 20
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