Das intelligente Netz Baustein im Energiesystem der Zukunft

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1 Fakultät Elektrotechnik und Informationstechnik Lehrstuhl für Elektroenergieversorgung Das intelligente Netz Baustein im Energiesystem der Zukunft Elektrische Energieversorgung IEEH 18. Mai Folie 2 1

2 Primärenergieverbrauch Energiemix Deutschland % 11% 35% 12% Erdöl Erdgas Steinkohle Kernenergie Braunkohle Erneuerbare 13% 22% Quellen: BMWI, BMU Folie 3 Primärenergieverbrauch Energiemix Deutschland % 11% 35% 12% Erdöl Erdgas Steinkohle Kernenergie Braunkohle Erneuerbare 13% 22% Quellen: BMWI, BMU Folie 4 2

3 Primärenergieverbrauch Energiemix Deutschland % 11% 35% 12% Erdöl Erdgas Steinkohle Kernenergie Braunkohle Erneuerbare 13% 22% Quellen: BMWI, BMU Folie 5 Zielsetzung Energieversorgung 2050 Erneuerbare Energien am Bruttoendenergieverbrauch ? neuer realistischer Zeitplan nach Fukushima? 100% 80% 60% 40% 20% Quellen: BMWI, BMU Reduzierung Stromverbrauch -25% 0% Folie 6 3

4 Quelle: BDEW -80% -73% -63% -62% -55% -45% -41% -37% 0% Quellen: Effiziente Hausgeräte mit dem ecoplus von Siemens. (eigene Zusammenstellung) Folie 7 Effizienz von Haushaltsgeräten Energieeffizienzsteigerungen von 1995 bis % 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% Folie 8 4

5 Energie in kwh/a Quelle: BDEW -80% -73% -63% -62% -55% -45% -41% -37% 0% Quellen: Effiziente Hausgeräte mit dem ecoplus von Siemens. (eigene Zusammenstellung) Quelle: BDEW -80% -73% -63% -62% -55% -45% -41% -37% 0% Quellen: Effiziente Hausgeräte mit dem ecoplus von Siemens. (eigene Zusammenstellung) Effizienz von Haushaltsgeräten Energieeffizienzsteigerungen von 1995 bis % 90% 80% 70% 60% Effizienz führt zu größeren Geräten 50% 40% 30% 20% 10% 0% Alte Geräte in den Keller Mehr Geräte (IKT) im Haushalt Folie 9 Effizienz von Haushaltsgeräten Energieeffizienzsteigerungen von 1995 bis % 90% 80% 70% % % 40% % % % 0% Jahresenergieverbrauch Effizienz führt 2000zu größeren Geräten 2010 Alte Geräte in den Keller Mehr Geräte (IKT) im Haushalt 1 Person 2 Personen 3 Personen 4+ Personen Folie 10 5

6 Bilder: Vattenfall, Bilder: Siemens, Drewag, Apple Effizienz von Haushaltsgeräten Potentiale % Unterhaltungselektronik Warmwassernutzung Kochen/Backen Beleuchtung OLED (Organic LED) für Displays Solarthermie, mit LED Biogas, (Light-Emitting Warmwassereinspeisung Induktionskochfelder Diode) kleinere Strukturen (<32 nm) 90% 80% 70% 60% Effiziente Geräte müssen vom Verbraucher effizient genutzt werden 50% 40% 30% 20% 10% 0% Sensibilisierung für effizientes Benutzerverhalten (Kochen, Waschen, ) Potentiale Folie 11 Neue elektrische Verbraucher Strom verdrängt andere Energieträger Heizen (Öl, Gas) Wärmepumpen für Wasser und Raumheizung keine Direktheizungen Mobilität (Öl) Pedelec, E-Bike Plug-in-Hybrid, Elektroauto Bahn - Elektrifizierung Folie 12 6

7 P/GW Folie 13 Transportnetz Windeinspeisung Regelzonenlast (50Hertz) Produktionsdefizit Produktionsüberschuss Konsequenzen: Großspeicher (z.b. Pumpspeicher) Kleinspeicher (z.b. Batterien) Lastverschiebung Windeinspeisung Regelzonenlast bis 24 Uhr Folie 14 7

8 Notwendigkeit und Ausgestaltung geeigneter Anreize für eine verbrauchsnahe und bedarfsgerechte Errichtung neuer Kraftwerke; Gutachten für das BMWi; Frontier Economics und Consentec, Nov dena-netzstudie II. Integration erneuerbarer Energien in die deutsche Stromversorgung im Zeitraum mit Ausblick 2025, Nov Transportnetz Lastschwerpunkte (2008) EEG-Erzeugung (2020) Konsequenzen: Leitungsneubau Industrieumsiedlung Folie Folie 16 8

9 Verteilungsnetz Energiekonzepte Ländlich PV-Anlagen / Solarthermie Wärmepumpen Speicherung (elektrisch & thermisch) Urban Querverbund Gas-Wärme-Strom Kraft-Wärme-Kälte-Kopplung Folie 17 Wege zum Smart Grid Netze heute 2010 Gas/Wärme Elektro DSL Folie 18 9

10 Wege zum Smart Grid Netze heute 2010 Gas/Wärme Elektro DSL Keine Vernetzung der Energieversorger bzw. Datendienste Keine zeitnahen Informationen über Verbrauch Keine Anreize zur Lastverschiebung Folie 19 Wege zum Smart Grid Netze mit Speicher & lokaler Querverbund 2020 Gas/Wärme Elektro DSL Smart Meter PV-Anlagen Solarthermie Haushaltsgerätevernetzung Batterie Wärmespeicher Wärmepumpe BHKW Folie 20 10

11 Wege zum Smart Grid Netze mit Speicher & lokaler Querverbund 2020 Gas/Wärme Elektro DSL Smart Meter Elektroautos und Speicher zum PV-Anlagen Ausgleich von Erzeugung und Last Solarthermie Haushaltsgerätevernetzung Nutzung der erneuerbaren Optimale Energien Querverbund von Energie- und Informationstechnik Batterie Wärmespeicher Wärmepumpe BHKW Folie 21 Von Primärenergie zum Bedarf Versorgungskette Früher Supply Side Management Kunde Energieversorger Primärenergie Fossile Energie, Kernenergie, Sekundärenergie Endenergie Bedarf Bedürfnis Kohle Ƞ = 30 50% Elektrizität (Kraftwerk) Ƞ = 85 98% Anwendung (Kunde) Ƞ = 0 100% Bedarf (Kochen, Waschen, ) Energiewende? Ja! Folie 22 Ƞ 11

12 Von Primärenergie zum Bedarf Versorgungskette Früher Supply Side Management Kunde Energieversorger Primärenergie Fossile Energie, Kernenergie, Sekundärenergie Effizienz Endenergie Bedarf Bedürfnis Kohle Ƞ = 30 50% Elektrizität (Kraftwerk) Ƞ = 85 98% Anwendung (Kunde) Ƞ = 0 100% Bedarf (Kochen, Waschen, ) Energiewende? Ja! Folie 23 Ƞ Von Primärenergie zum Bedarf Versorgungskette Morgen Supply Side Management Primärenergie Regenerative Energie Primärenergie Fossil, Kernenergie, Querverbund Speicher Sekundärenergie Endenergie Demand Side Management (Lastmanagement) Speicher Bedarf Bedürfnis Verzicht Effizienz Kunde Querverbund Energiewende? Ja! Folie 24 12

13 Von Primärenergie zum Bedarf Versorgungskette Morgen Supply Side Management Primärenergie Regenerative Energie Primärenergie Fossil, Kernenergie, Querverbund Speicher Sekundärenergie Vernetzung Smart Grid Endenergie Demand Side Management (Lastmanagement) Speicher Bedarf Bedürfnis Verzicht Effizienz Kunde Querverbund Energiewende? Ja! Folie Folie 26 13

14 Quelle: Umweltbundesamt: 100% Strom aus erneuerbaren Quellen, Seite 44 Energieversorgung eine Frage des Gleichgewichts EEG Prosumer Kunde Smart Meter Effizienz Politik Speicher Smart Grid Messung Datendienste Querverbund Vertrieb EVU Netzbetreiber Händler Erzeuger Früher Zukunft Folie 27 Wege zum Smart Grid Demand Side Management - Potentiale Effizientere Standard-Haushaltsgeräte machen Lastmanagement unattraktiv Investitionskosten und Energiebedarf für Vernetzung von Kühlschrank und Co. zu hoch Lastmanagement für Industrie und Gewerbe/Handel/Dienstleistung E-Heizung, Wärmepumpe, E-Auto (Haushalt) wird sich durchsetzen. Folie 28 14

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