2020: Technische Perspektiven für E_Mobility

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1 Jochen Kreusel 2020: Technische Perspektiven für E_Mobility Publikation Vorlage: Datei des Autors Eingestellt am unter Autor Prof. Dr.-Ing.Jochen Kreusel Veranstaltung Wie kommt der Wind in den Tank? Fachkonferenz der Hanns-Seidel-Stiftung am Konferenzzentrum München Empfohlene Zitierweise Beim Zitieren empfehlen wir hinter den Titel des Beitrags das Datum der Einstellung und nach der URL-Angabe das Datum Ihres letzten Besuchs dieser Online-Adresse anzugeben. [Vorname Name: Titel. Untertitel (Datum der Einstellung). In: (Datum Ihres letzten Besuches).]

2 2020: Technische Perspektiven für E-Mobility E-Mobility als Bestandteil eines Gesamtsystems Prof. Dr.-Ing. Jochen Kreusel Vorsitzender der Energietechnischen Gesellschaft (ETG) / 1 Speicher_V4G.ppt

3 Energiepolitische Ziele und Potentiale in Europa und Deutschland Politische Ziele für 2020: EU: rund 35 % 1 Deutschland: mindestens 30 % 2, 3 des Strombedarfs aus erneuerbaren Energien gedeckt Potenziale für Europa sind im SET-Plan (Strategic Energy Technology) der EU aufgezeigt SET-Plan Erzeuger Energie Leistung Energie Leistung (%) (GW) (%) (GW) Wind PV Solar-Kraftwerke 1,6* 1,8 5,5 ** 4,6 Wasser, groß 8, ,3 112 Wasser, klein 1,6 18 1,6 19 Wellen 0,8 10 1,1 16 Biomasse 4,7 30 5,3 190 KWK Summe 49,4 657,8 75, * enthält 55 TWh bzw. ** 216 TWh Importe aus Nordafrika 1 20 % des gesamten Energiebedarfs 2 Quelle: BMU 3 EU-Vorgabe: 18 % des gesamten Energiebedarfs / 2 Speicher_V4G.ppt

4 Windenergie und Speicherbedarf p g ( ) Situation im Übertragungsnetz der Vattenfall Europe im Februar 2008 Quelle: IfR, TU Braunschweig Pumpspeicher in Deutschland 7000 MW MWh IfR, TU-Braunschweig / 3 Speicher_V4G.ppt

5 Windenergie und Speicherbedarf Die vorhandene Infrastruktur ist nicht für große Mengen unregelmäßig einspeisender Energie ausgelegt. Die Kunden sind nicht darauf vorbereitet, ihr Verbrauchsverhalten an ein schwankendes Dargebot anzupassen. Schnelle und große Leistungsänderungen sind auszuregeln. Die vorhandene Speicherkapazität reicht bei weitem nicht aus, um länger andauernde Windflauten oder gar saisonale Schwankungen auszugleichen. Ohne große Speicher kann Windenergie kein konventionelles thermisches Kraftwerk ersetzen (Reservebedarf bei Flauten) / 4 Speicher_V4G.ppt

6 Alternativen zur Energiespeicherung Netzausbau (lokal) Netzausbau auf europäischer Ebene zur Verbindung von Last- und Erzeugungszentren (inkl. Nordafrika) Lastmanagement (insbes. Nutzung thermischer Speicherkapazitäten) Erzeugungsmanagement (auch bei KWK-Anlagen) Mitnutzung von Speichern in Anwendungen, die dort auf alle Fälle benötigt werden, z.b. thermische Speicher: Heizung, Klimatisierung, Industrieprozesse Batterien in Elektroautos / 5 Speicher_V4G.ppt

7 Konzepte für Elektrofahrzeuge Hybridfahrzeug (HEV) Speicher ca. 1 kwh, Ladung nur während Fahrt, Treibstoffeinsparung max. 20% Plug-in Hybrid (PHEV) Speicher 5 10 kwh, Ladung aus dem Netz, km Reichweite ohne Treibstoff, volle Reichweite, volle Leistungsfähigkeit Elektrofahrzeug (EV) Speicher kwh, Ladung aus dem Netz, km Reichweite ohne Treibstoff Quelle: Prof. Sauer, ISEA, RWTH Aachen / 6 Speicher_V4G.ppt

8 Fahrleistung im Individualverkehr - kumulierte Fahrleistung als Funktion der Wegstrecke in % kumulierte Gesamtfahrleistung 100,0% 90,0% 80,0% 70,0% 60,0% 50,0% 40,0% 30,0% 20,0% 10,0% 0,0% 0 Günstigstes Verhältnis Batteriekosten zu Kraftstoffsubstitution weitere 17% Kraftstoffsubstitution 63% Kraftstoffsubstitution Basisdaten: Mobilität in Deutschland maximale Weglänge in km / 7 Speicher_V4G.ppt

9 Typische Auslegung von Plug-In Hybrid- Fahrzeugen und Wirkungspotential im Netz Gesamtleistung der Ladegeräte im Verhältnis zur Spitzenleistung [%] Gesamtspeicherkapazität im Verhältnis zu, täglichen elektrischen Energieverbrauch [%] Reichweite pro Ladung: km Benötigte Batteriekapazität: 10 kwh Ladeleistung: 3 kw Ladedauer: 2,5 3,5 h Anteil der Plug-in Hybride an der Gesamtzahl der Fahrzeuge [%] Quelle: Prof. Sauer, ISEA, RWTH Aachen / 8 Speicher_V4G.ppt

10 Energiebedarf im Verkehr (private PKW, Stand 2006) und elektrische Energieversorgung spez. Kraftstoffverbrauch in Deutschland: Benzin und Diesel: ca. 70 kwh/100 km Elektrofahrzeug: ca. 15 kwh/100 km gesamter Kraftstoffverbrauch privater PKW in Deutschland: (41 Mio. Fahrzeuge, 476 Mrd. km/a) mit Verbrennungsmotoren: ca. 340 TWh mit Elektrofahrzeugen: ca. 75 TWh (1800 kwh/pkw) Stromverbrauch Haushalte: ca. 142 TWh (3500 kwh/haushalt) Gesamtstromverbrauch D: ca. 524 TWh Windenergie (2007) in D: ca. 40 TWh (Ziel 2020: ca. 100 TWh) Mit Elektrofahrzeugen kann der Energiebedarf um 75 % gesenkt werden. Windenergie könnte den Bedarf aller PKW decken / 9 Speicher_V4G.ppt

11 Speichertechnologien - Bedarf und Verfügbarkeit Elektrofahrzeuge könnten bei hoher Marktdurchdringung alle Aufgaben für das Versorgungssystem im Zeitbereich von Sekunden bis zu einem Tag übernehmen. Für mehrtägige Windflauten sowie saisonale Schwankungen sind große stationäre Speicher erforderlich, beispielsweise: Speicherseen in alpinen Regionen oder Skandinavien Wasserstoff in unterirdischen Salzkavernen Aus der stationären Wasserstoffspeicherung sind Synergien für die Versorgung zukünftiger Brennstoffzellen-Hybridfahrzeuge zu erwarten (Wasserstoff als Kraftstoff für die Langstrecke) / 10 Speicher_V4G.ppt

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