Potential und Notwendigkeit zur geologischen Speicherung Erneuerbarer Energien

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1 Speicher für die Energiewende Hannover Potential und Notwendigkeit zur geologischen Speicherung Erneuerbarer Energien DIPL.-ING. SABINE DONADEI DIPL.-ING. FRITZ CROTOGINO DR. GREGOR-SÖNKE SCHNEIDER KBB Speicher Underground für die Energiewende Technologies GmbH Hannover Baumschulenallee Sabine Donadei Hannover Germany 1

2 KBB Underground Technologies GmbH aus Hannover plant und baut weltweit Untergrundspeicher für Erdgas Rohöl und Rohölprodukte Druckluft & Wasserstoff ist tätig in der Solegewinnung zur Salzproduktion Speicher für die Energiewende Hannover Sabine Donadei 2

3 Optionen der Untergrundspeicherung & ihre Rolle in der Energieversorgung Anteil am Primärenergieverbrauch in % Pumpspeicher 40 GWh (elektr.) Öl 34,0 Erdgas 22,6 Steinkohle 12,2 Erdgas 24,2 Mrd. m³ ca. 240 TWh Kavernen: 61% Braunkohle 11,4 Kernenergie 6,9 Erneuerbare Energie 13,0 Porenspeicher: 39% Öl 23,6 Mio t ca. 270 TWh Datenquelle: Landesamt für Bergbau, Energie und Geologie. Erdöl und Erdgas in der Bundesrepublik Deutschland 2016 Speicher für die Energiewende Hannover Sabine Donadei 3

4 Aufgaben der Untergrundspeicher (Gas) Weltweit 1. USA 2. Russland 3. Ukraine 4. Deutschland % des jährlichen Verbrauchs Deutschland: 26 % Frankreich 28 % Niederlande: 24% Italien 20% UK 6% Quellen: Bundesverband der Energie- und Wasserwirtschaft e.v.; International Gas Union Speicher für die Energiewende Hannover Sabine Donadei 4

5 Übertragung von Strom und Gas Gaspipeline Leistung / MW Stromnetz 5 Strom Erdgas Speicher für die Energiewende Hannover Sabine Donadei 5

6 Gastransport: günstig und effizient Speicher für die Energiewende Hannover Sabine Donadei 6

7 Energiewandlungskette - heute Primärenergie Elektrische Energie Primäre Energie- Quelle Leistung vs. Zeit Speicher Umwandlung in Leistung Leistung vs. Zeit Speicher Netz Speicherung der primären Energiequellen vor Umwandlung. Speicher für die Energiewende Hannover Sabine Donadei 7

8 Energiewandlungskette - zukünftig Primärenergie Elektrische Energie Primäre Energie- Quelle Leistung vs. Zeit Speicher Umwandlung in Leistung Leistung vs. Zeit Speicher Netz Speicherung der Energie nach Umwandlung. Speicher für die Energiewende Hannover Sabine Donadei 8

9 Kavernenfeld mit Speicheranlage Luftaufnahme Kavernenplatz Kavernenfeld Etzel Speicher für die Energiewende Hannover Sabine Donadei 9

10 Batteriespeicher bestimmen derzeitige Speicherdiskussion Speicher für die Energiewende Hannover Sabine Donadei 10

11 Speicher für die Energiewende Hannover Sabine Donadei 11

12 Speicher für die Energiewende Hannover Sabine Donadei 12

13 Speicherkapazitäten und damit typische Einsatzfelder im Vergleich Speicher für die Energiewende Hannover Sabine Donadei 13

14 Speicherkapazitäten und damit typische Einsatzfelder im Vergleich Speicher für die Energiewende Hannover Sabine Donadei 14

15 Gegenstand des Vortrags sind daher der derzeitige Stand der Technik bei zentralen Großspeichern im geologischen Untergrund, der zukünftige Bedarf sowie das das geologische Potential. Luftaufnahme eines Kavernenplatzes bei Etzel Speicher für die Energiewende Hannover Sabine Donadei 15

16 Derzeitiger Stand der Technik bei zentralen Großspeichern im geologischen Untergrund Speicher für die Energiewende Hannover Sabine Donadei 16

17 Zentrale Speicher im geologischen Untergrund CAES - mechanische Speicherung H2 - chemische Speicherung Elektrolyseur / Wiederverstromung Kaverne Speicher für die Energiewende Hannover Sabine Donadei 17

18 Speicheroptionen für Gase im geologischen Untergrund Aquifere Methan (H i ) 550 GWh* Ausgeförderte Erdöl/Erdgaslager stätten H 2 (GuD) 85 GWh* H 2 (H i ) 140 GWh* CAES 1,2 GWh* Rohöl GWh* * bei V = m³ Salzkavernen Speicher für die Energiewende Hannover Sabine Donadei 18

19 Speicher für die Energiewende Hannover Sabine Donadei 19

20 Bewertung der Speicheroptionen für Druckluft- und für Wasserstoff-Speicherung Dichtheit Kapazität Flexibilität Reaktivität Erfahrung Kosten Ranking Gasreservoir 2 Aquifer 3 Salzkaverne 1 Felskaverne 4 Bergwerk 5 sehr gut gut plus/minus schlecht Speicher für die Energiewende Hannover Sabine Donadei 20

21 Wirtschaftlichen Bewertung der Optionen - Wasserstoff Speicher für die Energiewende Hannover Sabine Donadei 21

22 Zukünftiger Bedarf zur Speicherung Erneuerbarer Energien Speicher für die Energiewende Hannover Sabine Donadei 22

23 Quelle: Prof. Scharf Speicher für die Energiewende Hannover Sabine Donadei 23

24 Entwicklung Erneuerbarer Energien in Schleswig- Holstein 2015: Stromerzeugung aus Erneuerbaren Energien bei ca.17,5 TWh erstmals deutlich höher als Bruttostromverbrauch von ca.16 TWh erstmals bilanzielle Selbstversorgung mit Strom aus Erneuerbaren Energien Quelle: Ministerium für Energiewende, Landwirtschaft, Umwelt und ländliche Räume, Abregelung von Strom aus Erneuerbaren Energien und daraus resultierende Entschädigungsansprüche in den Jahren 2010 bis 2015, Kiel [August 2016] Speicher für die Energiewende Hannover Sabine Donadei 24

25 und deren Abregelung abgeregelte GWh in Schleswig-Holstein (prog.) 89% Windenergie (Onshore) 4% Photovoltaik 6% Sonstige (insb. Biogas) % der Stromerzeugung des Kernkraftwerks Brokdorf in 2015 Quelle: Ministerium für Energiewende, Landwirtschaft, Umwelt und ländliche Räume, Abregelung von Strom aus Erneuerbaren Energien und daraus resultierende Entschädigungsansprüche in den Jahren 2010 bis 2015, Kiel [August 2016] Speicher für die Energiewende Hannover Sabine Donadei 25

26 Doch es gibt auch Dunkelflauten 2017 nach Prof. Scharf Speicher für die Energiewende Hannover Sabine Donadei 26

27 Doch es gibt auch Dunkelflauten Installierte PV und Windleistung verdoppelt 2017 nach Prof. Scharf Speicher für die Energiewende Hannover Sabine Donadei 27

28 Zukünftiger jährlicher Energie-Speicherbedarf in Deutschland (Strom-Sektor) Speicher für die Energiewende Hannover Sabine Donadei 28

29 Zukünftiger jährlicher Energie-Speicherbedarf in Deutschland (Strom-Sektor) Speicher für die Energiewende Hannover Sabine Donadei 29

30 Wie könnten 4-40 TWh realisiert werden? Bei täglichem Speicherumschlag wären erforderlich: Pumpspeicher 2 14 (Goldisthal 8 GWh) CAES-Kavernen Bei monatlichem Speicherumschlag wären erforderlich: H2-Kavernen 4 40 Erdgas-Kavernen 1 10 Annahme: Kavernenvolumen = m³ Speicher für die Energiewende Hannover Sabine Donadei 30

31 Power-2-X / Sektorenkopplung Speicherbedarf 4 40 TWh?? TWh?? TWh Speicher für die Energiewende Hannover Sabine Donadei 31

32 Potential zur geologischen Speicherung Erneuerbarer Energien Speicher für die Energiewende Hannover Sabine Donadei 32

33 Potentialabschätzungen zur Kapazität von Untergrundspeichern Plan-DelyKaD Entwicklungs konzept Energiespeicher Niedersachsen Seit Speicher für die Energiewende Hannover Sabine Donadei 33

34 Das Projekt InSpEE Informationssystem Salzstrukturen: Planungsgrundlagen, Auswahlkriterien und Potentialabschätzung für die Errichtung von Salzkavernen zur Speicherung von Erneuerbaren Energien (Wasserstoff und Druckluft) Gefördert durch im Rahmen der Laufzeit Mai 2012 bis September 2015 Verbundpartner Speicher für die Energiewende Hannover Sabine Donadei 34

35 GIS-basierte Potentialabschätzung der norddeutschen Salzstrukturen Speicher für die Energiewende Hannover Sabine Donadei 35

36 Identifikation geeigneter Salzstrukturen Ca. 270 zur Wasserstoffoder Druckluftspeicherung geeignete Salzstrukturen Salzstruktur mit 4 Niveauschnitten Speicher für die Energiewende Hannover Sabine Donadei 36

37 Ermittlung des Speicherpotentials der potentiell geeigneten Salzstrukturen Salzstruktur Für Kavernenbau geeignete Steinsalz-Bereiche und Anordnung Modellkavernenzylinder Top Zechstein Speicher für die Energiewende Hannover Sabine Donadei 37

38 Ermittlung des Speicherpotentials der potentiell geeigneten Salzstrukturen Salzstruktur Für Kavernenbau geeignete Steinsalz-Bereiche und Anordnung Modellkavernenzylinder Top Zechstein Speicher für die Energiewende Hannover Sabine Donadei 38

39 Potential in Norddeutschland: Projekt InSpEE - Ergebnisse Ausgewertete Strukturen [-] CAES [TWh] H2 [TWh] Gesamt 269 4, Berlin / Brandenburg 24 0,5 159 Bremen / Niedersachsen 160 2,0 702 Hamburg / Schleswig-Holstein 44 0,7 413 Mecklenburg-Vorpommern 9 0,6 193 Sachsen-Anhalt 32 0,8 147 Speicher für die Energiewende Hannover Sabine Donadei 39

40 Quelle: Gerhard Mester (2017) in Wikipedia Speicher für die Energiewende Hannover Sabine Donadei 40

41 Potential und Notwendigkeit zur geologischen Speicherung Erneuerbarer Energien Vielen Dank für Ihre Aufmerksamtkeit! DIPL.-ING. SABINE DONADEI KBB Speicher Underground für die Energiewende Technologies GmbH Hannover Baumschulenallee Sabine Donadei Hannover Germany 41