Die Rolle der Elektromobilität im Solarzeitalter

Transkript

1 Die Rolle der Elektromobilität im Solarzeitalter Tomi Engel Herrenberg

2 Fossile Mobilität... ist das größte, gesellschaftliche Projekt auf dem Gebiet der Sondermüllentsorgung!

3 Fossile Mobilität... ist das größte, gesellschaftliche Projekt auf dem Gebiet der Vorsicht Vergiftungsgefahr Sondermüllentsorgung!

4 Fossile Struktur 50-70% Verlust durch Abwärme Verkehr

5 Fossile Struktur - 3 Sektoren 50-70% Verlust durch Abwärme 50-70% Verlust durch Abwärme Strom Wärme Verkehr

6 stellung auf Erdgas? Mrd m Fossile Struktur - 3 Sektoren 3 History Prediction Mb/Tag Erdgas Importe aus Russland, Nordafrika (konst bis 2020 Ab % p.a.) Deutschland) Italien 50-70% Verlust durch Abwärme Niederlande UK LNG Importe LNG: + 5 % p. a. bis 2025 Norwegen Ölproduktion außerhalb der OPEC Erdöl Mexiko 04 Vietnam 04 Dänemark 04 USA-Tiefsee 03 Jemen 01 Norwegen 01 Oman 01 Australien 2000 Großbritannien 99 Ekuador 99 Kolumbien 99 Venezuela 98/68 Argentinien 98 Malaysia 97 Gabun 97 Syrien 95 Indien 95 Ägypten 93 Alaska 89 Indonesien Rumänien Kanada (konv.) 74 USA (48 Staaten) 70 Ukraine 70 Deutschland 67 Österreich % Verlust durch Abwärme Quelle: LBST GmbH - Stand Russische Föd. 07 Nigeria 05 Strom Wärme Verkehr Jahr

7 Fossile Struktur - 3 Sektoren 50-70% Verlust durch Abwärme Strom Wärme 50-70% Verlust durch Abwärme Verkehr

8 Solare Struktur Wärme 50-70% Verlust durch Abwärme Verkehr

9 Solare Struktur 50-70% Verlust durch Abwärme Verkehr

10 Solare Struktur... Effiziente Netzwerke 50-70% Verlust durch Abwärme Verkehr

11 Solare Struktur... Effiziente Netzwerke 50-70% Verlust durch Abwärme Verkehr

12 Solare Struktur... Effiziente Netzwerke 50-70% Verlust durch Abwärme?? Verkehr

13 Merke! Mobilität ist die wahre Herausforderung!

14 Elektrische Mobilität Szenario: Erdgas-Auto Szenario: Elektroauto plus Erdgas-Kraftwerk Erdgas (10,4 MWh) PKW (89 kwh/100 km) ( km) Input: 10,4 MWh Erdgas Output: km ( km) PKW (22 kwh/100 km) Strom (5,2 MWh) GuD Kraftwerk (! = 50%) Erdgas (10,4 MWh) Quelle: Verbrauchswerte im "kombinierten" Betrieb

15 Elektrische Mobilität Szenario: Erdgas-Auto Szenario: Elektroauto plus Erdgas-Kraftwerk Erdgas (10,4 MWh) PKW (89 kwh/100 km) ( km) Input: 10,4 MWh Erdgas Output: km ( km) Strom (5,2 MWh)... ist Resourceneffizienz für Kohlenwasserstoffe. PKW (22 kwh/100 km) GuD Kraftwerk (! = 50%) Quelle: Verbrauchswerte im "kombinierten" Betrieb Erdgas (10,4 MWh) Input: 10,4 MWh Erdgas Output: km

16 Elektrische Mobilität Szenario: Biogas-Auto Szenario: Elektroauto plus Biogas-Kraftwerk Erdgas (10,4 MWh) PKW (89 kwh/100 km) ( km) Input: 10,4 MWh Erdgas Output: km Biogas ( km) Strom (5,2 MWh)... ist Resourceneffizienz für Kohlenwasserstoffe. PKW (22 kwh/100 km) GuD Kraftwerk (! = 50%) Quelle: Verbrauchswerte im "kombinierten" Betrieb Erdgas (10,4 MWh) Input: 10,4 MWh Erdgas Output: km Biogas

17 Well-to-Wheel Vergleich pro Hektar Ölpflanzen Biogas BtL Solarelektrisch Treibstoffertrag (in kwh/ha * a) Energiebedarf (in kwh/100 km) Versorgte PKWs (bei km/a) ,5 4,3 4,3 Quelle: Eigene Berechnungen

18 Well-to-Wheel Vergleich pro Hektar Ölpflanzen Biogas BtL Solarelektrisch Treibstoffertrag (in kwh/ha * a) Energiebedarf (in kwh/100 km) Versorgte PKWs (bei km/a) ,5 4,3 4,3 Quelle: Eigene Berechnungen

19 Kraftstoffstrategie der Effizienz Ölpflanzen Biogas BtL Solarelektrisch

20 Kraftstoffstrategie der Effizienz Ölpflanzen Biogas BtL Solarelektrisch Land Industrie... weil regional... weil schadstoffarm Stadt

21 Kraftstoffstrategie der Effizienz Ölpflanzen Biogas BtL Solarelektrisch Land Industrie... weil regional... weil schadstoffarm Stadt... weil effizient

22 Kraftstoffstrategie der Effizienz Ölpflanzen Biogas BtL Solarelektrisch Langstrecke Kurzstrecke Land Industrie Stadt Flächeneffizienz Faktor 20-50!... weil regional... weil schadstoffarm... weil effizient

23 Solare Struktur... Effiziente Netzwerke 50-70% Verlust durch Abwärme?? Verkehr

24 Solare Struktur... Effiziente Netzwerke

25 Solare Struktur... Effiziente Netzwerke Energieeinheit kwh! Strom

26 Solare Struktur... Effiziente Netzwerke

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

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

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

30 Solare Struktur... Effiziente Netzwerke Langzeitspeicher: Biomasse

31 Solare Struktur... Effiziente Netzwerke Langzeitspeicher: Biomasse Std.... da scheint die Sonne auch in der Nacht

32 Solare Struktur... Effiziente Netzwerke H2

33 Solare Struktur... Effiziente Netzwerke Stichwort Smart! Grid

34 Solare Struktur... Effiziente Netzwerke Dezentrale Stichwort Smart! Grid Vehicle Strategie Kurzzeitspeicher: Batterie

35 d : h : m : s Tage Stunden Minuten Sekunden

36 d : h : m : s Tage Stunden Minuten Sekunden Std. Prognose & Planung Power Level (kw in) (kw out) Bandbreitenmanagement G2V (+) 8 kw Ladeleistung 5 kw 2 kw (+) 50 Hz 230 V Netz Freq./Spannung Dynamische Netzstützung (-) -5 kw V2G (-)

37 d : h : m : s Tage Stunden Minuten Sekunden Planung Power Level (kw in) (kw out) Netzstabilität Std. Prognose & Bandbreitenmanagement G2V (+) 8 kw Ladeleistung 5 kw 2 kw (+) 50 Hz 230 V Netz Freq./Spannung Dynamische Netzstützung (-) -5 kw V2G (-)

38 Die zentralen Größen unseres Stromnetzes: 230 Volt und 50 Hertz

39 Aufgrund der physikalischen Gesetze gilt im Stromnetz in jeder Millisekunde: Angebot = Nachfrage

40 Angebot = Nachfrage f = 50 Hz

41 Angebot < Nachfrage f < 50 Hz

42 Angebot > Nachfrage f > 50 Hz

43 Stromversorgung Angebot und Nachfrage Beispiel: Stark vereinfachter Spannungsverlauf in einem Kabelstrang u [V] Einspeisung (z.b. Ortstransformator) Verbraucher Einspeisung (z.b. PV-Anlage) Einspeisung (z.b. BHKW)

44 Stromversorgung Angebot und Nachfrage Beispiel: Stark vereinfachter Spannungsverlauf in einem Kabelstrang u [V] Einspeisung (z.b. Ortstransformator) Verbraucher Einspeisung (z.b. PV-Anlage) Einspeisung (z.b. BHKW)

45 Stromversorgung Angebot und Nachfrage Beispiel: Stark vereinfachter Spannungsverlauf in einem Kabelstrang 50,1 Hz Beispiel: Frequenz- und Spannungsverlauf in einer August-Woche u [V] Einspeisung (z.b. Ortstransformator) Verbraucher Einspeisung (z.b. PV-Anlage) Einspeisung (z.b. BHKW) Spannung = lokales Gleichgewicht 50,0 Hz 49,9 Hz Frequenz = globales Gleichgewicht

46 Stromversorgung Angebot und Nachfrage 50,1 Hz Beispiel: Frequenz- und Spannungsverlauf in einer August-Woche 260 V 50,0 Hz 49,9 Hz 230 V 200 V Quelle: Babelbee-Stromstelle

47 Stromversorgung Angebot und Nachfrage 50,1 Hz Beispiel: Frequenz- und Spannungsverlauf in einer August-Woche 260 V 50,0 Hz 49,9 Hz 230 V 200 V Quelle: Babelbee-Stromstelle

48 Stromversorgung Angebot und Nachfrage 50,1 Hz Beispiel: Frequenz- und Spannungsverlauf an einem August-Tag 260 V 50,0 Hz 49,9 Hz 230 V 200 V Quelle: Babelbee-Stromstelle

49 Stromversorgung Angebot und Nachfrage 50,1 Hz Beispiel: Frequenz- und Spannungsverlauf an einem August-Tag 260 V 50,0 Hz 49,9 Hz 230 V 200 V Quelle: Babelbee-Stromstelle

50 Stromversorgung Angebot und Nachfrage 50,1 Hz Beispiel: Frequenz- und Spannungsverlauf an einem August-Tag 260 V 50,0 Hz 49,9 Hz 230 V 200 V Quelle: Babelbee-Stromstelle

51 Stromversorgung Anpassung der Grenzen 50,1 Hz Beispiel: Frequenz- und Spannungsverlauf an einem August-Tag 260 V 50,0 Hz 49,9 Hz Ladeleistung erhöhen Ladeleistung reduzieren 230 V 200 V Quelle: Babelbee-Stromstelle

52 Merke! Die Physik des Stromnetzes war schon immer 'Smart'!"

53 Merke! Die Physik des Stromnetzes ist praktizierter 'Sozialismus'!"

54 Zentrale Fehler der Energiewirtschaft 1 Windkraft unterschätzt... hat 2010 zu einer unnötig kostspieligen Nachrüstung der Anlagen geführt. ("SDL-Bonus") Photovoltaik unterschätzt... wird ab 2012 alleine in Deutschland bei ca. 1 Mio. PV-Anlagen zu einer unnötig kostspieligen Nachrüstung der Wechselrichter führen. E-Mobilität unterschätzt? könnte ab 2020 zu einer kostspieligen Nachrüstung führen. Wir hätten da eine I.D.E.E!

55 Zentrale Fehler der Energiewirtschaft Verteilung der Leistung auf die Netzebenen In dieser Darstellung wird die Summe der installierten Spitzenleistung (in MW) aller bekannten Anlagen anhand der Spannungsebenen gruppiert. Die Niederspannung entspricht dabei der Ebene eines typischen Hausanschlusses. 1 Windkraft unterschätzt... hat 2010 zu einer unnötig kostspieligen Nachrüstung der Anlagen geführt. ("SDL-Bonus") Photovoltaik unterschätzt "Blinder... wird ab 2012 alleine Fleck" in Deutschland bei ca. der 1 Mio. PV-Anlagen zu einer unnötig kostspieligen Nachrüstung Wechselrichter führen. E-Mobilität Netzbetreiber unterschätzt? könnte ab 2020 zu einer kostspieligen Nachrüstung führen. Netzfreundliche Elektromobile!

56 Solare Struktur... Effiziente Netzwerke Dezentrale Stichwort Smart! Grid Vehicle Strategie Kurzzeitspeicher: Batterie

57 Solare Struktur... Effiziente Netzwerke

58 Merke! Elektromobile passen optimal zu Erneuerbaren Energien!

59 Elektromobilität... löst morgen nicht alle Probleme, aber wir müssen heute anfangen, damit wir über-über-über-morgen 100% Erneuerbar sein können.

60 Tomi Engel