Das Regionenmodell Basis detaillierter Analysen von Energieversorgungskonzepten

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1 Das Regionenmodell Basis detaillierter Analysen von Energieversorgungskonzepten 42. Kraftwerkstechnisches Kolloquium 12. und 13. Oktober 2010 Dipl.-Phys. Tobias Schmid Dipl.-Ing. Michael Beer 1 Forschungsstelle für Energiewirtschaft e.v.

2 Gliederung 1. Politischer Rahmen der zukünftigen Stromversorgung 2. Zeitliche und örtliche Auflösung des Energieverbrauchs und erzeugung 3. Das Regionenmodell 4. Beispielhafte Auswertungen 5. Zusammenfassung und Fazit 2

3 Wärme Strom Politische Rahmenbedingungen Direkter Einfluss IEKP Zielvorgaben Indirekter Einfluss Verdoppelung der KWK- Stromerzeugung auf 25 % des gesamten Stromverbrauchs Ausbau der Erneuerbaren auf 30 % der Stromerzeugung Rückwirkung auf KWK-Bestand und Ausbau Verbesserter Wärmeschutz im Gebäudebereich Anteil der Erneuerbaren von 14 % an der Wärmeerzeugung 3

4 Erzeugungsanteile am Stromverbrauch 14 % 16 % 30 % IEKP TWh 13 % heute TWh 13 % 45 % Ziel TWh 73 % 71 % 25 % Zuwachs derzeit lediglich bei Stromerzeugung aus Erneuerbaren KWK-Stromerzeugung stagniert seit Jahren Ziele scheinen ambitioniert, aber erreichbar wenn die Jahreserzeugung betrachtet wird Erneuerbare Kraft-Wärme- Kopplung Kraftwerke und Importe 4

5 Zeitliche Auflösung: Lastgänge bei Umsetzung der IEKP-Ziele Unter Berücksichtigung der zeitlichen Auflösung von Bedarf und Erzeugung zeigen sich neue Herausforderungen für die Stromversorgung!

6 Örtliche Auflösung: Verteilung der Erneuerbaren Erzeuger und der KWK-Anlagen 6 Unter Berücksichtigung der regionalen Auflösung von Bedarf und Erzeugung zeigen sich gravierende Unterschiede!

7 Fokussierung bei Energiesystemmodellen Zeitliche Auflösung Hoch Lastgang Regionen- Modell Typtage Energie Niedrig Deutschland Regionen Gemeinden Hoch Örtliche Auflösung 7

8 Das Regionenmodell Erzeugung Strom Wärme Regenerative KWK Kraftwerke Leistung (Charakteristik) Verbrauch Strom Wärme Industrie Gebäude (PHH, GHD) Netze Kältemaschinen Last (Charakteristik) 8

9 Das Regionenmodell: Örtliche Auflösung Amtlicher Gemeindeschlüssel (AGS): DE BL LK GE SE BUND Bundesländer Anzahl: 13 Stadtstaaten Anzahl: 3 (Regierungsbezirke) Landkreise Anzahl: 413 (davon 112 kreisfreie Städte) Gemeinden Anzahl: (Stand 2008) Siedlungstypen 9 Herausforderungen: Verschiedene Datenquellen, Daten oft anonymisiert oder GE nicht vorhanden

10 Bestimmung des Energiebedarfs aus Bezugseinheiten Energiebedarf auf Gemeindeebene ist nicht bekannt! Bezugseinheiten zur Ermittlung des Energiebedarfs: 82 Mio. Einwohner 39 Mio. Erwerbstätige nach 36 Wirtschaftssektoren Wohngebäude nach Typ, Baualter Anzahl Wohnungen und Wohnfläche Versorgte Siedlungsflächen Schüleranzahl, Schulen Bettenanzahl in Krankenhäuser Aber auch: TRY-Wetterdaten, Gradtagszahlen, Solare Einstrahlung, Krankenhausbetten FfE EEG-Datenbank aus verschiedene Quellen AGFW-Berichte aus verschiedenen Jahre FfE Kraftwerksdatenbank aus verschiedene Quellen 10 Fernwärmenetze

11 Lastgänge: Übersicht Anforderung an die Lastgänge im Regionenmodell Regionale Auflösung Abbildung des gesamten Bestandes ist wichtiger als exakte Zuordnung Konsistenz und Integrität Klima nach TRY, Feiertage nach Jahr 2005, Statistische Daten nach 2006 Erzeugungs- und Lastgänge werden mit unterschiedlichen Simulationsmodellen synthetisiert und anhand realer Lastprofile plausibilisiert. 11

12 Last in MW Last in MW Last in MW Last in MW Beispielhafte Auswertung des Regionenmodells 4,0 3,5 Restlast Wind PV Biomasse KWK Wasser 7,0 6,0 Restlast Wind PV Biomasse KWK Wasser 3,0 2,5 2,0 1,5 1,0 5,0 4,0 3,0 2,0 0,5 1,0 0,0 FfE BMWi-0002 Flexibilisierung von DEA_00259 Mo Di Mi Do Fr Sa So 0,0 FfE BMWi-0002 Flexibilisierung von DEA_00260 Mo Di Mi Do Fr Sa So Zeit Zeit 3,5 3,0 Restlast 4,0 3,0 Restlast 2,5 2,0 2,0 1,5 1,0 1,0 0,0-1,0-2,0 0,5-3,0 0,0 FfE BMWi-0002 Flexibilisierung von DEA_00261 Mo Di Mi Do Fr Sa So -4,0 FfE BMWi-0002 Flexibilisierung von DEA_00262 Mo Di Mi Do Fr Sa So Zeit Zeit 12

13 Zusammenfassung und Fazit Zukünftige Fragestellungen in der Energiesystemmodellierung werden durch eine hohe zeitliche Auflösung und hohe örtliche Auflösung des Energieverbrauchs und der Energieerzeugung bestimmt. Entscheidende Herausforderungen ergeben sich aus den Restlastgängen. Um eine konsistente Datenbasis zu erhalten, müssen eine Vielzahl von Quellen ausgewertet und zusammengefasst werden. 13

14 Ausblick - Was ist mit dem Regionenmodell möglich? Was wir bearbeitet haben: Integrierte Energienutzungspläne Repowering-Potenzial von Windkraft Analyse von Bedarfsstrukturen Was wir bearbeiten: Ermittlung von KWK- und Regenerativ-Ausbaupotenzialen Analyse von Energieversorgungskonzepten mit flexibler Betriebsweise von KWK mit hohen Anteilen dezentralen Erzeugungsanteilen 14 Was wir bearbeiten können: Standortanlaysen für unterschiedliche Technologien Fragestellungen zu Energietransporten

15 Ansprechpartner: Dipl.-Phys. Tobias Schmid +49 (89) Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit Forschungsstelle für Energiewirtschaft e.v. Am Blütenanger München