Systemfragen der Stromspeicherung ein Baustein der Energiewende

Transkript

1 ein Baustein der Energiewende Tomi Engel Mausdorf

2 Solare Struktur... Effiziente Netzwerke

3 die Energiewende

4 Nahrung Strom Wärme Mobilität die Energiewende

5 Nahrung Strom Wärme Mobilität

6 Biomasse Strom Wärme Mobilität Energieeinheit Strom! kwh

7 Strom

8 Wo steht die BRD? Stand: DGS SONNENENERGIE EnergyMap RAL Solar DGS Thüringen DGS Franken DGS Berlin-Brandenburg DGS Oberbayern FAQ Kontakt Impressum Energiekarte Energieregionen Die "Gesetzesbrecher" Daten Download BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND 21 % EEG-Strom Stromverbrauch: MWh/Jahr Einwohner: Bürger Fläche: km2 Anmerkungen: 1) Die regionalen Verbrauchsdaten sind Wasserkraft Anlagen MWh/Jahr Schätzungen auf der Basis des MW(peak) durchschnittlichen Stromverbrauches der Biomasse MWh/Jahr Bundesrepublik Anlagen MW(peak) 2) Die Berechnungen der EE- Stromproduktion basieren, sofern entsprechende Zahlen Klärgas, etc MWh/Jahr vorliegen, auf den realen 861 Anlagen 659 MW(peak) Produktionsdaten für ein volles Kalenderjahr. 3) Die zugrundeliegenden EEG-Anlagen entsprechen dem Stand der Meldungen vom Erneuerbare Stromproduktion Solarstrom Anlagen MW(peak) Windkraft Anlagen MW(peak) Geothermie 6 Anlagen 12 MW(peak) MWh/Jahr MWh/Jahr MWh/Jahr MWh/Jahr Stand : TOP 10 dieser Region 21 % EE Bundesrepublik Deutschland Die Region "Bundesrepublik Deutschland" hat folgende Spitzenreiter: 71 % EE Brandenburg 50 % EE Schleswig-Holstein 47 % EE Sachsen-Anhalt 47 % EE Mecklenburg-Vorpommern 39 % EE Niedersachsen 22 % EE Bayern 21 % EE Thüringen 18 % EE Rheinland-Pfalz 14 % EE Sachsen 14 % EE Saarland Hinweis:

9 Wo steht die Gemeinde Emskirchen? Stand: DGS SONNENENERGIE EnergyMap RAL Solar DGS Thüringen DGS Franken DGS Berlin-Brandenburg DGS Oberbayern FAQ Kontakt Impressum Energiekarte Energieregionen Die "Gesetzesbrecher" Daten Download Markt EMSKIRCHEN 80 % EEG-Strom Stromverbrauch: MWh/Jahr Einwohner: Bürger Fläche: 67 km2 Anmerkungen: 1) Die regionalen Verbrauchsdaten sind Schätzungen auf der Basis des durchschnittlichen Stromverbrauches in der Bundesrepublik. 2) Die Berechnungen der EE- Stromproduktion basieren, sofern entsprechende Zahlen vorliegen, auf den realen Produktionsdaten für ein volles Kalenderjahr. 3) Die zugrundeliegenden EEG-Anlagen entsprechen dem Stand der Meldungen vom Erneuerbare Stromproduktion Solarstrom 334 Anlagen 6 MW(peak) Windkraft 6 Anlagen 12 MW(peak) Wasserkraft 0 Anlagen 0 MW(peak) Biomasse 5 Anlagen 1 MW(peak) Klärgas, etc 0 Anlagen 0 MW(peak) Geothermie 0 Anlagen 0 MW(peak) MWh/Jahr MWh/Jahr MWh/Jahr 0 MWh/Jahr MWh/Jahr 0 MWh/Jahr 0 MWh/Jahr Quelle: Stand : TOP 10 dieser Region 21 % EE Bundesrepublik Deutschland 22 % EE Bayern 17 % EE Mittelfranken 57 % EE Neustadt an der Aisch-Bad Windsheim 80 % EE Emskirchen Die Region "Emskirchen" hat folgende Spitzenreiter: 0 % EE Altschauerberg 0 % EE Borbath, Mittelfranken 0 % EE Bottenbach 0 % EE Brunn 0 % EE Buchklingen 0 % EE Dürrnbuch 0 % EE Eckenberg, Mittelfranken 0 % EE Elgersdorf 0 % EE Emskirchen 0 % EE Oberniederndorf, Mittelfranken

10 EE-Erzeugung Anlagenbestand kw(peak) Quelle: - Stand Feb GW 31 GW 6 GW

11 Strukturaspekt... dezentrale Einspeisung Quelle: - Stand Feb. 2012

12 Strukturaspekt... dezentrale Einspeisung = Nieder- und Mittelspannung Quelle: - Stand Feb % 70 %

13 Strukturaspekt... dezentrale Einspeisung = Nieder- und Mittelspannung Quelle: - Stand Feb % 50 %

14 Strukturaspekt... dezentrale Einspeisung = Nieder- und Mittelspannung Quelle: - Stand Feb % 87 %

15 Strukturaspekt... dezentrale Einspeisung = Nieder- und Mittelspannung Quelle: - Stand Feb % 96 %

16 Strukturaspekt... dezentrale Einspeisung Welche Bedeutung haben da Höchstspannungstrassen? 96 % Quelle: - Stand Feb. 2012

17 Strukturaspekt Netztopologie HöS HS NS/MS ca. 1-5 GW ca. 0,1-0,5 GW ca MW typische Übertragungsleistung je Leitungstrasse

18 Strukturaspekt Netztopologie = = Overlay ca GW HöS HS NS/MS ca. 1-5 GW ca. 0,1-0,5 GW ca MW typische Übertragungsleistung je Leitungstrasse

19 Strukturaspekt Netztopologie = = Overlay ca GW 100 GW PV! HöS HS NS/MS ca. 1-5 GW ca. 0,1-0,5 GW ca MW typische Übertragungsleistung je Leitungstrasse

20 Strukturaspekt Netztopologie = = Overlay ca GW HöS HS NS/MS Gas ca. 1-5 GW ca. 0,1-0,5 GW ca MW typische Übertragungsleistung je Leitungstrasse ca GW

21 Strukturaspekt Netztopologie die unteren Teile werden in Zukunft immer wichtiger! HöS HS NS/MS Gas ca. 1-5 GW ca. 0,1-0,5 GW ca MW typische Übertragungsleistung je Leitungstrasse ca GW

22 Lastausgleich

23 a : d : h : m : s Jahre/Monate Tage Stunden Minuten (Milli-)Sekunden Lastausgleich

24 a : d : h : m : s Netzfrequenz 50,1 Hz 49,9 Hz

25 a : d : h : m : s Netzfrequenz 50,1 Hz 49,9 Hz Der Lastausgleich durch die Strommärkte ist nicht makellos!

26 a : d : h : m : s Netzfrequenz 50,1 Hz 49,9 Hz Der Lastausgleich durch die Strommärkte ist nicht makellos!

27 a : d : h : m : s Jahre/Monate Tage Stunden Minuten (Milli-)Sekunden Sommer Lastausgleich im Erneuerbaren Stromnetz Winter Tag Nacht Flaute Sturm

28 a : d : h : m : s EE-Einspeisung und Last (Meteo-Jahr 2007, Dezember) Leistung (GW) Geothermie Laufwasser Onshore-Wind Photovoltaik Basislast Gesamtlast mit Lastmanagement Tag Quelle: UBA Studie "100% EE " - FhG IWES

29 a : d : h : m : s EE-Einspeisung und Last (Meteo-Jahr 2007, Dezember) Leistung (GW) Geothermie Basislast Laufwasser Onshore-Wind Gesamtlast mit Lastmanagement Bedarf: ca. 14 TWh mit bis 50 GW Photovoltaik Tag Quelle: UBA Studie "100% EE " - FhG IWES

30 a : d : h : m : s EE-Einspeisung und Last (Meteo-Jahr 2007, Dezember) Leistung (GW) Geothermie Basislast Biogas + Erdgasnetz + Blockheizkraftwerke Laufwasser Onshore-Wind Gesamtlast mit Lastmanagement Bedarf: ca. 14 TWh mit bis 50 GW Photovoltaik Tag

31 a : d : h : m : s Residuallast mit allen Verbrauchern und Lastmanagement, nach PSW (Meteo-Jahr 2009) Überschüsse: -78,5 TWh Residuallast (GW) max. Residuallast: 57,3 GW min. Residuallast: -60,7 GW Überschüsse (EE-Einspeisung > Last) -120 Jan Feb Mar Apr May Jun Jul Aug Sep Oct Nov Dec Monat Quelle: UBA Studie "100% EE " - FhG IWES

32 a : d : h : m : s Residuallast mit allen Verbrauchern und Lastmanagement, nach PSW (Meteo-Jahr 2009) Überschüsse: -78,5 TWh Residuallast (GW) max. Residuallast: 57,3 GW kalte Winter Tag & Nacht kalte Winter -60 min. Residuallast: -60,7 GW Überschüsse (EE-Einspeisung > Last) -120 Jan Feb Mar Apr May Jun Jul Aug Sep Oct Nov Dec Monat Quelle: UBA Studie "100% EE " - FhG IWES

33 a : d : h : m : s Residuallast mit allen Verbrauchern und Lastmanagement, nach PSW (Meteo-Jahr 2009) Überschüsse: -78,5 TWh Residuallast (GW) max. Residuallast: 57,3 GW CnHm CnHm Strom -60 min. Residuallast: -60,7 GW Überschüsse (EE-Einspeisung > Last) -120 Jan Feb Mar Apr May Jun Jul Aug Sep Oct Nov Dec Monat Quelle: UBA Studie "100% EE " - FhG IWES

34 a : d : h : m : s Residuallast mit allen Verbrauchern und Lastmanagement, nach PSW (Meteo-Jahr 2009) Überschüsse: -78,5 TWh Residuallast (GW) max. Residuallast: 57,3 GW CnHm CnHm Strom -60 min. Residuallast: -60,7 GW Überschüsse (EE-Einspeisung > Last) -120 Jan Feb Mar Apr May Jun Jul Aug Sep Oct Nov Dec Monat

35 Solare Struktur... Effiziente Netzwerke CnHm

36 Solare Struktur... Effiziente Netzwerke

37 Solare Struktur... Effiziente Netzwerke Brennstoff Es gilt 400 TWh Brennstoff von der Straße in den Keller zu verlagern!

38 Solare Struktur... Effiziente Netzwerke Brennstoff Es gilt 400 TWh Brennstoff von der Straße in den Keller zu verlagern!

39 a : d : h : m : s Residuallast mit allen Verbrauchern und Lastmanagement, nach PSW (Meteo-Jahr 2009) Überschüsse: -78,5 TWh Residuallast (GW) max. Residuallast: 57,3 GW CnHm CnHm Strom -60 min. Residuallast: -60,7 GW Überschüsse (EE-Einspeisung > Last) -120 Jan Feb Mar Apr May Jun Jul Aug Sep Oct Nov Dec Monat Quelle: UBA Studie "100% EE " - FhG IWES

40 a : d : h : m : s Residuallast mit allen Verbrauchern und Lastmanagement, nach PSW (Meteo-Jahr 2009) Überschüsse: -78,5 TWh Residuallast (GW) max. Residuallast: 57,3 GW CnHm CnHm Strom -60 min. Residuallast: -60,7 GW Überschüsse (EE-Einspeisung > Last) -120 Jan Feb Mar Apr May Jun Jul Aug Sep Oct Nov Dec Monat

41 Chemisch Strom Mechanisch

42 Akkus Cent/kWh (Speichernutzung) Grenzkosten äbhängig von Endkundenstrompreis. Wirtschaftlich ab Speicherkosten von maximal 15 Cent/kWh. Pumpspeicher 3-10 Cent/kWh (Speichernutzung) Grenzkosten äbhängig von Preisdifferenz zwischen Stromeinkauf und Verkauf

43 Akkus Cent/kWh (Speichernutzung) Pumpspeicher 3-10 Cent/kWh (Speichernutzung) "besser"... also sind Pumpspeicher um den Faktor 10 als Akkus. Ende der Debatte?

44 Akkus Massenprodukte werden mit der Zeit immer billiger. Pumpspeicher Einzelstücke werden mit der Zeit immer teurer.

45 Akkus zur Netzstützung - Größenordnungen "Auto - USV" "Haus - USV" "Regio - USV" Pumpspeicher

46 Akkus zur Netzstützung - Größenordnungen "Auto - USV" Leistung 0,2 kw Reaktionszeit max. 1 sec Netzanschluss Niederspannung "Haus - USV" "Regio - USV" Pumpspeicher 3-10 kw kw 1 GW max. 1 sec max. 1 sec 60 bis 120 sec Niederspannung Mittel-/Hochspannung Hoch-/Höchstspannung

47 Akkus zur Netzstützung - Größenordnungen "Auto - USV" Leistung 0,2 kw Speicherkapazität 0,5 kwh Flächenverbrauch faktisch 0 qm "Haus - USV" "Regio - USV" Pumpspeicher 3-10 kw kw 1 GW 5-15 kwh kwh 5-10 GWh faktisch 0 qm 160 qm qm

48 Akkus zur Netzstützung - Größenordnungen "Auto - USV" * 50 Mio Autos = Leistung "Haus - USV" * 10 Mio Haushalte = "Regio - USV" * Standorte = Pumpspeicher * 10 Standorte = x 50 Mio. x GW GW 10 GW 10 GW Speicherkapazität 25 GWh GWh 60 GWh 50 GWh Flächenverbrauch faktisch 0 qm faktisch 0 qm qm qm

49 Akkus zur Netzstützung - Größenordnungen "Auto - USV" * 50 Mio Autos = "Haus - USV" * 10 Mio Haushalte = "Regio - USV" * Standorte = Pumpspeicher * 10 Standorte = Leistung 10 GW GW 10 GW GW Speicherkapazität 25 GWh GWh 60 GWh GWh Flächenverbrauch faktisch 0 qm faktisch 0 qm qm qm

50 Akkus zur Netzstützung - Größenordnungen Leistung 3-10 kw Speicherkapazität kwh Verfügbarkeit "Elektromobil" 50 Mio. Autos * 50 Mio Autos = "Regio - USV" * Standorte = Pumpspeicher * 10 Standorte = 10 GW 10 GW 60 GWh 50 GWh 100 % 100 %

51 Akkus zur Netzstützung - Größenordnungen "Elektromobil" 50 Mio. Autos * 50 Mio Autos = "Regio - USV" * Standorte = Pumpspeicher * 10 Standorte = Leistung 3-10 kw GW 10 GW 10 GW Speicherkapazität kwh GWh 60 GWh 50 GWh Verfügbarkeit 100 % 100 % 100 %

52 Akkus zur Netzstützung - Größenordnungen "Elektromobil" * 50 Mio Autos = "Regio - USV" * Standorte = Pumpspeicher * 10 Standorte = Leistung 3-10 kw GW 10 GW 10 GW Speicherkapazität kwh GWh 60 GWh 50 GWh Verfügbarkeit 100% % (??) 100 % 100 %

53 Akkus zur Netzstützung - Größenordnungen "Elektromobil" * 50 Mio Autos = "Regio - USV" * Standorte = Pumpspeicher * 10 Standorte = Leistung 3-10 kw GW 10 GW 10 GW Speicherkapazität kwh GWh 60 GWh 50 GWh Verfügbarkeit 20% % 100 % 100 %

54 Akkus zur Netzstützung - Größenordnungen Leistung 3-10 kw GW 10 GW 10 GW Speicherkapazität kwh "Elektromobil" * 50 Mio Autos = "Regio - USV" Pumpspeicher * 10 Standorte = GWh 60 GWh 50 GWh min GWh * Standorte = Unser täglicher Stromverbrauch liegt derzeit bei 50 GWh GWh

55 Akkus zur Netzstützung - Größenordnungen Leistung 3-10 kw Speicherkapazität kwh Haben unsere Pumpspeicher "Elektromobil" wirklich "Regio - USV" * 50 Mio Autos = GW * Standorte = eine Systemrelevanz? 10 GW Pumpspeicher * 10 Standorte = 10 GW GWh 60 GWh 50 GWh Unser täglicher Stromverbrauch liegt derzeit bei 50 GWh GWh

56 Akkus zur Netzstützung - Größenordnungen Leistung 3-10 kw GW 10 GW 10 GW Speicherkapazität kwh "Elektromobil" * 50 Mio Autos = "Regio - USV" Pumpspeicher * 10 Standorte = GWh 60 GWh 50 GWh min GWh * Standorte = Unser täglicher Stromverbrauch liegt derzeit bei GWh

57 Akkus zur Netzstützung - Größenordnungen "Elektromobil" "Regio - USV" Pumpspeicher Euro Euro Euro Stromspeicher Stromspeicher Stromspeicher

58 Akkus zur Netzstützung - Größenordnungen "Elektromobil" "Regio - USV" Pumpspeicher Euro Euro Euro Stromspeicher Stromspeicher Stromspeicher + Lastverlagerung dezentral dezentral zentral

59 Akkus zur Netzstützung - Größenordnungen "Elektromobil" "Regio - USV" Pumpspeicher Euro Euro Euro Stromspeicher Stromspeicher Stromspeicher + "eh scho' da" + Lastverlagerung NS bis MS NS bis MS HöS

60 Akkus zur Netzstützung - Größenordnungen "Elektromobil" "Regio - USV" Pumpspeicher Euro Euro Euro Stromspeicher Stromspeicher Stromspeicher Null Cent weil + Lastverlagerung "eh scho'da" dezentral dezentral zentral

61 Chemisch Strom Mechanisch

62 Chemisch Strom Mechanisch

63 a : d : h : m : s Residuallast mit allen Verbrauchern und Lastmanagement, nach PSW (Meteo-Jahr 2009) Überschüsse: -78,5 TWh Residuallast (GW) max. Residuallast: 57,3 GW CnHm CnHm Akku -60 min. Residuallast: -60,7 GW Überschüsse (EE-Einspeisung > Last) -120 Jan Feb Mar Apr May Jun Jul Aug Sep Oct Nov Dec Monat Quelle: UBA Studie "100% EE " - FhG IWES

64 Nahrung Strom Wärme Mobilität

65 Merke! Elektromobile passen optimal zu Erneuerbaren Energien!

66 Merke! Massenprodukte (PV + BHKW + EV) werden immer stärker unser Energiesystem prägen."

67 Merke! Erzeugung und Speicherung werden auch zukünftig die räumliche Nähe suchen."

68 Tomi Engel