Netze, Speicher, Lastmanagement - Rückgrat einer dezentralen regenerativen Stromversorgung?
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- Joachim Waltz
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1 Netze, Speicher, Lastmanagement - Rückgrat einer dezentralen regenerativen Stromversorgung? Vortrag auf der BUND-Tagung Welches Stromnetz braucht die Energiewende? Prof. Dr. Uwe Leprich Institut für ZukunftsEnergieSysteme (IZES) Stuttgart, 8. Februar 2014
2 2 [Leprich,. 8. Februar 2014, Stuttgart ] Die IZES ggmbh
3 Energiewende 2014 die Stromwende als Herzstück 3 [Leprich,. 8. Februar 2014, Stuttgart ]
4 Energieanwendungen und CO2-Bilanz Quelle: nach UBA [Leprich,. 8. Februar 2014, Stuttgart ]
5 Stärkere Vernetzung des Strom- Wärme-Systems Aktuell: Weiterer Ausbau der Kraft-Wärme- Kopplung, aber Flexibilisierung der Anlagen Weiterer Ausbau der elektrischen Wärmepumpen, aber gesteuert Mittel- bis langfristig: Nutzung von regenerativem Überschussstrom in Wärmespeichern / Elektroheizern Nutzung von regenerativem Überschussstrom zur Erzeugung von Wasserstoff / Methan ( power-to-gas ) 5 [Leprich,. 8. Februar 2014, Stuttgart ]
6 Stärkere Vernetzung des Strom- Verkehrs-Systems Aktuell: Weitere Stärkung des Schienenverkehrs Förderung der Elektromobilität Mittel- bis langfristig: Nutzung von regenerativem Überschussstrom in Form von Wasserstoff / Brennstoffzellenfahrzeuge Nutzung von regenerativem Überschussstrom in Form von Methan / Erdgasfahrzeuge 6 [Leprich,. 8. Februar 2014, Stuttgart ]
7 Ein vernetztes Energiesystem geprägt durch die Gestaltung des Stromsystems Quelle: DLR/IWES/IFNE [Leprich,. 8. Februar 2014, Stuttgart ]
8 Zur Ausgestaltung des künftigen Stromsystems 8 [Leprich,. 8. Februar 2014, Stuttgart ]
9 Das strompolitische Zieldreieck der neuen Bundesregierung 40-45% Erneuerbare bis 2025 Schnittstelle Bioenergie keine Reduktion bis % KWK bis [Leprich,. 8. Februar 2014, Stuttgart ]
10 Das künftige Stromsystem Fluktuierende Erneuerbare Energien Quelle: IZES [Leprich,. 8. Februar 2014, Stuttgart ]
11 Das künftige Stromsystem Fluktuierende Erneuerbare Energien Quelle: IZES [Leprich,. 8. Februar 2014, Stuttgart ]
12 Derzeit politisch gewollte Flexibilitätsoptionen Netzausbau: Zahlungsstrom durch Netzentgelte Kraft-Wärme-Kopplung: Zahlungsstrom durch KWKG Biomasse: Zahlungsstrom durch EEG Speicher: Zahlungsstrom durch Förderung für PV- Speicher Lastmanagement: Zahlungsstrom durch Lastabschaltverordnung oder Regelenergiemärkte 12 [Leprich,. 8. Februar 2014, Stuttgart ]
13 Benötigen wir eine wettbewerbliche Plattform, um die Flexibilitätsoptionen gegeneinander antreten zu lassen? 13 [Leprich,. 8. Februar 2014, Stuttgart ]
14 Netze, Speicher, Lastmanagement als Rückgrat? 14 [Leprich,. 8. Februar 2014, Stuttgart ]
15 1. Netze und Energiewende Quelle: IZES [Leprich,. 8. Februar 2014, Stuttgart ]
16 Was spricht für den Ausbau der Stromnetze? Eine Kupferplatte garantiert die bestmögliche Durchmischung fluktuierender erneuerbarer Energien und minimiert dadurch den Umfang der notwendigen Flexibilitätsoptionen Netzausbau ist relativ kostengünstig 16 [Leprich,. 8. Februar 2014, Stuttgart ]
17 Netzausbau ist relativ kostengünstig Maximal 27 Mrd. Euro Ausbaubedarf bei Verteilnetzen bis 2023 = 2,7 Mrd. Euro/a Abgeschrieben über 40 Jahre maximal 70 Mio. Euro zusätzliche Kostenbelastung/a bei einem Verbrauch von mindestens 300 TWh im Nieder- und Mittelspannungsnetz entspricht dies einer Netzentgeltsteigerung von rund 0,02 ct/kwh*a; in der Summe also 0,2 ct/kwh 17 [Leprich,. 8. Februar 2014, Stuttgart ]
18 Was spricht für den Ausbau der Stromnetze? Eine Kupferplatte garantiert die bestmögliche Durchmischung fluktuierender erneuerbarer Energien und minimiert dadurch den Umfang der notwendigen Flexibilitätsoptionen Netzausbau ist relativ kostengünstig Ein funktionierender Stromhandel setzt eine möglichst engpassfreie Infrastruktur voraus Investitionen in Netze sind auch ein Konjunktur- und Beschäftigungssicherungsprogramm Netze sind und bleiben ein Eckpfeiler des Geschäftsmodells von Stadtwerken und Regionalversorgern 18 [Leprich,. 8. Februar 2014, Stuttgart ]
19 Was spricht gegen den Ausbau der Stromnetze? in Einzelfällen die fehlende Akzeptanz 19 [Leprich,. 8. Februar 2014, Stuttgart ]
20 Konstruktive Lösungen können helfen! Teilverkabelungslösungen sind geeignet, Probleme zu entschärfen. Auf der Höchstspannungsebene kann eine Verfahrensbeschleunigung um ein Jahr die Mehrkosten für eine Kabellösung bereits vollständig neutralisieren Neue Hochspannungsseile können die Übertragungskapazität verdoppeln, ohne dass neue Trassen angelegt werden müssen Mit Freileitungs-Monitoring kann die Übertragungskapazität von Freileitungen abhängig von den aktuellen Wetterbedingungen zum Teil deutlich erhöht werden. 20 [Leprich,. 8. Februar 2014, Stuttgart ]
21 Was spricht gegen den Ausbau der Stromnetze? in Einzelfällen die fehlende Akzeptanz Netzausbau kann dazu beitragen, die Auslastung fossiler Kraftwerke abzusichern 21 [Leprich,. 8. Februar 2014, Stuttgart ]
22 Ausbau des Übertragungsnetzes?? Quelle: FAZ vom [Leprich,. 8. Februar 2014, Stuttgart ]
23 Was spricht gegen den Ausbau der Stromnetze? in Einzelfällen die fehlende Akzeptanz Netzausbau kann dazu beitragen, die Auslastung fossiler Kraftwerke abzusichern Eingriffe in die Landschaft sollten, wo immer das möglich ist, vermieden werden 23 [Leprich,. 8. Februar 2014, Stuttgart ]
24 Netzausbau verringern durch bessere regionale Verteilung der Erzeugung? Ohne jeden Zweifel bestehen südlich der Mainlinie noch erhebliche Ausbaupotenziale für Wind-Onshore, die erschlossen werden sollten Ohne gleichzeitige Flankierung dieser Anlagen durch neue Ausgleichsoptionen südlich der Mainlinie führt dies allein jedoch nicht zur Verringerung des Netzausbaubedarfs Die Mehrzahl der heute verfügbaren Ausgleichsoptionen (fossile Kraftwerke) stehen nördlich der Mainlinie Netzausbau lässt sich demnach nur durch den Neubau von Kraftwerken südlich der Mainlinie verringern; aktuell reichen aber die bestehenden Kapazitäten in D insgesamt aus Zudem: Offshore-Wind ist ein Option, die politisch gesetzt ist In der Summe führt an einem Ausbau der Übertragungsnetze in Nord-Süd-Richtung kein Weg vorbei 24 [Leprich,. 8. Februar 2014, Stuttgart ]
25 Zwischenfazit Netze Der Ausbau sowohl der Übertragungs- als auch der Verteilnetze ist für den Aufbau eines versorgungssicheren Stromsystems mit Wind und Solar als Eckpfeiler unabdingbar Berechtigten Einwänden im Einzelfall kann häufig durch pragmatische Einzelfalllösungen Rechnung getragen werden Nicht jeder Ausbau des Übertragungsnetzes dient der Energiewende Der Ausbaubedarf insgesamt lässt sich durch vielfältige Optimierungsmaßnahmen gegenüber den vorliegenden Schätzungen deutlich reduzieren 25 [Leprich,. 8. Februar 2014, Stuttgart ]
26 2. Welche Speicher brauchen wir eigentlich? a) Wärmespeicher, um die KWK stärker stromorientiert betreiben zu können b) Biogasspeicher, um die Biogas-BHKWs stärker stromorientiert betreiben zu können c) dezentrale Stromspeicher für einen dezentralen Angebots-/ Nachfrageausgleich und ein optimiertes Netzlastmanagement d) zentrale Stromspeicher wie Pumpspeicherkraftwerke oder Wasserspeicher (Norwegen) für positive Residuallast e) Erzeugung von Wasserstoff und Einspeisung in das Erdgasnetz, wenn der regenerative Überschussstrom eine gewisse Größenordnung erreicht und nicht anderweitig verwendet werden kann f) Umwandlung von Wasserstoff in Methan und Speicherung im Erdgasnetz ( power-to-gas ) 26 [Leprich,. 8. Februar 2014, Stuttgart ]
27 Wann brauchen wir Stromspeicher? Quelle: VDE [Leprich,. 8. Februar 2014, Stuttgart ]
28 Wann brauchen wir Stromspeicher? Quelle: VDE [Leprich,. 8. Februar 2014, Stuttgart ]
29 Wo liegt die ökonomische Messlatte für Stromspeicher? Quelle: Sensfuss [Leprich,. 8. Februar 2014, Stuttgart ]
30 Zwischenfazit Speicher Aktuell können Wärmespeicher zur notwendigen Flexibilisierung von KWK-Anlagen beitragen Neue Stromspeicher würden im Gesamtsystem derzeit eher die Auslastung fossiler Kraftwerke stabilisieren Für die Bereitstellung positiver Residuallast stehen Stromspeicher in Konkurrenz zu kostengünstigen Kraftwerken Bei negativer Residuallast stehen Stromspeicher in Konkurrenz zu kostengünstigen Wärmespeichern und Lastmanagement Dezentrale Stromspeicher können zu einem dezentralen Angebots-/Nachfrageausgleich beitragen; sein Systemnutzen wäre noch zu diskutieren 30 [Leprich,. 8. Februar 2014, Stuttgart ]
31 31 [Leprich,. 8. Februar 2014, Stuttgart ] 3. Lastmanagement
32 Zwischenfazit Lastmanagement Die industriellen und gewerblichen Möglichkeiten zur Lastverschiebung werden überschätzt Die Lastwirkungen von Stromwärme werden unterschätzt Lastverschiebungen im Haushaltsbereich und bei kleinen Gewerbekunden erbringen auf absehbare Zeit im Regelfall keinen signifikanten Systemnutzen 32 [Leprich,. 8. Februar 2014, Stuttgart ]
33 Gesamtfazit Das Stromsystem ist das Herzstück der Energiewende Die fluktuierenden erneuerbaren Energien (FEE) Wind und Solar werden die prägenden Systemsäulen Netze sind das Rückgrat der Energiewende; ihr Ausbau und ihre Regulierung sollten pragmatischer angegangen werden Stromspeicher spielen systemisch erst mittel- und langfristig eine Rolle und stehen in Konkurrenz zu kostengünstigen Alternativen Lastmanagement als Flexibilitätsoption wird überschätzt und spielt auf absehbare Zeit keine große Rolle 33 [Leprich,. 8. Februar 2014, Stuttgart ]
34 Herzlichen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Institut für ZukunftsEnergieSysteme (IZES) Altenkesselerstr. 17, Gebäude A Saarbrücken Tel Fax Homepage 34 [Leprich,. 8. Februar 2014, Stuttgart ]
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