Stromversorgung mit 100%Erneuerbaren. Dr. Wilfried Attenberger LAK Energie Bayern

Transkript

1 Stromversorgung mit 100%Erneuerbaren Dr. Wilfried Attenberger LAK Energie Bayern

2 Einleitung 100% EE Konsens im Bund Naturschutz Simulation in Zeitauflösung Ermittlung des Speicherbedarfs Ermittlung der Speicherstruktur Transportbedarf?

3 Netzstruktur cc

4 Randbedingungen 100% EE-Versorgung Zeitverlauf Bedarf ändert sich nicht 50% Einsparungen im Verbrauch Einsparungen wandern in Mobilität Daher Nettobedarf gleichbleibend Träger der Versorgung Wind/Solar Biomasse und Wasser wurden der Regelung und damit dem Speicher zugeschlagen

5 Eingangsdaten Modelljahr 2012 Quelle EEX Wind im 15 Min Raster Solar im 15 Min Raster Konventionelle > 100 MW im 1 h Raster Verbrauch: Summe aus allen

6 Modell Simulationswerkzeug LT Spice Lineare Interpolation der Eingangsdaten Leistungsausgleich

7 Berechnungsgrundlagen Erhöhung EE linear Der Ausgleich zwischen Produktion und Verbrauch wird ermittelt Besteht ein Überschuss, so wird in Speicher eingespeist Die Speicherleistung begrenzt die Ein- und Ausspeicherung Der Überschuss wird so lange dem Speicher entnommen, bis dieser leer ist

8 60 GW Wind 60 GW PV Kein Speicherbedarf Speicherkapazität Pumpspeicher wie aktuell Obwohl nur zu 10% gefüllt, reicht die Leistung der Pumpen im Dezember nicht

9 60 GW Wind 60 GW PV Vergleich aktuelle konventionelle Last (rot) zu Residuallast (grün) Mittlere Leistung sinkt bei gleicher Rauhigkeit (Flankensteilheit) Sommer

10 60 GW Wind 60 GW PV Kraftwerkspark muss flexibler werden Winter:

11 60 GW Wind 60 GW PV Keine Speicher notwendig Speicher ungenutzt Leistung der Pumpspeicherkraftwerke reicht dennoch nicht Leitungsbedarf hängt von der Verteilung der Einspeisung ab eher im Nieder- und Mittelspannungsbereich

12 100 GW Wind 100 GW PV 180 TWh konventionelle Stromerzeugung noch benötigt 10 GW Pumpspeicher + 10 GW Batterie reichen nicht aus 7 mal sind beide Speicher voll

13 100 GW Wind 100 GW PV Obere Zeile: Leistung bei den Speichern Pump- und Batteriespeicher werden praktisch bei jedem Speichereinsatz an ihre Leistungsgrenze gefahren

14 100 GW Wind 100 GW PV Parallelfahren der Pump- und Batteriespeicher => mindestens 20 GW Speicherleistung notwendig!

15 120 GW Wind 120 GW PV Weiter Erhöhung der Einspeiseleistung Speichereinsatz fährt langsam hoch

16 120 GW Wind 120 GW PV Sommerauschnitt Pumpspeicher immer mit Batterie zusammen

17 120 GW Wind 120 GW PV I(C3) ist hier der Strom, der entweder im Gasspeicher oder als Heizstrom verbraucht wird- dann auch über 8 Stunden mit mehr als 20 GW Leistung! Pumpspeicher reichen von der Leistung her bei Weitem nicht aus Speichervolumen ebenfalls nicht. Leistung zum Verheizen bereits vorhanden

18 150 GW Wind 150 GW PV Aufgrund der Datenmenge nur noch ein Speicher 300 GW Erneuerbare

19 150 GW Wind 150 GW PV nur noch 80 TWh konventionelle Energie im Strommarkt (20%) 50 GW Speicherleistung reichen nicht, um alle Überschüsse aufzunehmen

20 150 GW Wind 150 GW PV I(C1): Speichereinsatz grüner Graph: >0 nicht genutzte Überschüsse <0 konventionelle Kraftwerke

21 150/150 im Winter

22 150/150 Winter Im Winter reicht die Leistung nicht aus, um die Speicher zu füllen. Hohes Windangebot benötigt sowohl schnelle, verlustarme Speicher, um die Tag/Nachtverschiebung zu erreichen. Gleichzeitig müssen die Überschüsse in den Langzeitspeicher verschoben werden.

23 150/150 Sommer

24 150/150 Sommer Nachteinsatz der konventionellen Kraftwerke. Inwieweit in diesem Zusammenhang hier eine Lastverschiebung oder sogar eine gezielte Verbrauchsminderung möglich ist, sollte das Ziel weiterer Untersuchungen sein. PV speicherfreundlicher / Kurzzeitspeicher

25 300 GW PV 150 GW Wind

26 300 GW PV 150 GW Wind Der konventionelle Einsatz im Februar ist nur der Anfangsbedingung leerer Speicher geschuldet. Bei einer teilweisen Füllung der Speicher hätten wir hier ein Szenario mit 100% EE Die Speicherleistung wurde auf 100 GW erhöht und dennoch sind nicht genutzte Überschüsse von ca. 12 TWh vor allem im Sommer vorhanden. Am Ende des Jahres ist der Speicher auch mit 65 TWh gefüllt. Das bedeutet einen Überschuss von ca. 50 TWh, die zum Heizen verwendet werden können. Für einen stark verlustbehafteten Speicher wie z.b. Power to Gas wären dies Verluste, die anfallen können. In diesem Fall würden diese Verluste eventuell ebenfalls als Raumwärme nutzbar. Es ist aber zu beachten, dass die Überschüsse nur im Sommer anfallen. Dies würde bei einem massiven Einsatz von Solarthermie bedeuten, dass hier die große Wärmemenge zu Zeiten erzeugt wird, in denen ohnehin elektrische Überschüsse vorhanden sind.

27 240 GW PV 200 GW Wind Gesamtüberschuss vergleichbar

28 240 GW PV 200 GW Wind Man benötigt häufigeren Speichereinsatz bei einem ähnlichen Überschuss. Die 100 GW installierte Speicherleistung reicht regelmäßig nicht aus. Für die auftretenden konventionellen Kraftwerke gilt wiederum, dass sie nur aufgrund der in der Simulation am Jahresanfang leeren Speicher zum Einsatz kommen. Die nicht genutzten Überschüsse fallen aber auch hier weiterhin im Wesentlichen im Sommer an. Man kann aber die am Ende des Jahres vorhandene Speicherbelegung für andere Zwecke verwenden.

29 Markt oder Allmende? Technisch ist ein dezentrales System mit einer autonomen Regelung kein Problem Wie kann dieses dezentrale System organisiert werden? Markt? - generalisiertes Lastprofil Regelung aufgesetzt Denkverbote können wir uns nicht leisten.

30 Zusammenfassung 100% EE möglich Speicher ab 50% EE sinnvoll, ab 80% unabdingbar die letzten 20% am schwierigsten zu erreichen Speicher in der Netzebenebene am sinnvollsten, in der die Erzeugung stattfindet. Neue Höchstspannungsleitungen daher in diesem Szenario fraglich! ACHTUNG: Wenn wir den Verkehr komplett auf Strom umstellen (und noch einige andere Dinge dazu), steigt der Verbrauch. Überschuss - Strom im Sommer konkurriert mit Solarthermie