Die "Smart Grid Vehicle" Strategie ein Baustein der Energiewende

Transkript

1 Die "Smart Grid Vehicle" Strategie ein Baustein der Energiewende Tomi Engel München

2 Die "Smart Grid Vehicle" Strategie ein Baustein der Energiewende Tomi Engel München

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

4 Solare Struktur... Effiziente Netzwerke

5 die Energiewende

6 Nahrung Strom Wärme Mobilität die Energiewende

7 Nahrung Strom Wärme Mobilität

8 Nahrung Mobilität

9 Wo steht die BRD? DGS SONNENENERGIE EnergyMap RAL Solar DGS Thüringen DGS Franken DGS Berlin-Brandenburg DGS Oberbayern FAQ Kontakt Impressum Energiekarte Energieregionen Die "Gesetzesbrecher" Daten Download BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND 20 % EEG-Strom Stromverbrauch: MWh/Jahr Einwohner: Bürger Fläche: km2 Anmerkungen: 1) Die regionalen Verbrauchsdaten sind Wasserkraft Anlagen MWh/Jahr Schätzungen auf der Basis des MW(peak) durchschnittlichen Stromverbrauches der Biomasse MWh/Jahr Bundesrepublik Anlagen MW(peak) 2) Die Berechnungen der EE- Stromproduktion basieren, sofern entsprechende Zahlen Klärgas, etc MWh/Jahr vorliegen, auf den realen 845 Anlagen 645 MW(peak) Produktionsdaten für ein volles Kalenderjahr. 3) Die zugrundeliegenden EEG-Anlagen entsprechen dem Stand der Meldungen vom Erneuerbare Stromproduktion Solarstrom Anlagen MW(peak) Windkraft Anlagen MW(peak) Geothermie 5 Anlagen 7 MW(peak) MWh/Jahr MWh/Jahr MWh/Jahr MWh/Jahr Stand : TOP 10 dieser Region 20 % EE Bundesrepublik Deutschland Die Region "Bundesrepublik Deutschland" hat folgende Spitzenreiter: 67 % EE Brandenburg 45 % EE Schleswig-Holstein 45 % EE Mecklenburg-Vorpommern 45 % EE Sachsen-Anhalt 38 % EE Niedersachsen 21 % EE Bayern 19 % EE Thüringen 17 % EE Rheinland-Pfalz 13 % EE Saarland 13 % EE Sachsen Hinweis:

10 EE-Erzeugung Anlagenbestand kw(peak) Quelle: - Stand Feb GW 29 GW 5 GW

11 EE-Erzeugung Zubau kw(peak) Quelle: - Stand Feb GW/a + 1 GW/a

12 EE-Erzeugungsleistung Hochrechnungen Studie EnergyMap BEE-Prognose dena-netzst. 1 BMU-Szen. A BMU-Szen. A UBA-Studie (Stand 2011) (Szenario 2020) (Szenario 2020) (Ziel 2020) (Ziel 2050) (Ziel 2050) Solarstrom 23 GW 39,5 GW 42 GW 52 GW 65 GW 120 GW Landwind 29 GW 45 GW 33 GW 36 GW 40 GW 60 GW Seewind 0 GW 10 GW 9 GW 10 GW 39 GW 45 GW Wasserkraft 5 GW 6,5 GW 5 GW 5 GW 5 GW 5 GW Biomasse 5 GW 9 GW 8 GW 9 GW 10 GW 23 GW Gase 0,5 GW Geothermie 0 GW 0,5 GW 0,3 GW 0,3 GW 4 GW 6 GW Summe 63 GW 111 GW 97 GW 112 GW 163 GW 259 GW Quelle: BEE Studie "Szenario 2020", UBA Studie "100% EE ", BMU "Leitsudie 2010"

13 EE-Erzeugungsleistung Hochrechnungen Studie EnergyMap BEE-Prognose dena-netzst. 1 BMU-Szen. A BMU-Szen. A UBA-Studie (Stand 2011) (Szenario 2020) (Szenario 2020) (Ziel 2020) (Ziel 2050) (Ziel 2050) Solarstrom 23 GW 39,5 GW 42 GW 52 GW 65 GW 120 GW Landwind 29 GW 45 GW 33 GW 36 GW 40 GW 60 GW Seewind 0 GW 10 GW 9 GW 10 GW 39 GW 45 GW Wasserkraft 5 GW 6,5 GW 5 GW 5 GW 5 GW 5 GW Biomasse 5 GW 9 GW 8 GW 9 GW 10 GW 23 GW Gase 0,5 GW Geothermie 0 GW 0,5 GW 0,3 GW 0,3 GW 4 GW 6 GW Summe 63 GW 111 GW 97 GW 112 GW 163 GW 259 GW Quelle: BEE Studie "Szenario 2020", UBA Studie "100% EE ", BMU "Leitsudie 2010"

14 EE-Erzeugungsleistung Hochrechnungen Studie EnergyMap BEE-Prognose dena-netzst. 1 BMU-Szen. A BMU-Szen. A UBA-Studie 70 GW in 2020? (Stand 2011) (Szenario 2020) (Szenario 2020) (Ziel 2020) (Ziel 2050) (Ziel 2050) Solarstrom 20 GW 39,5 GW 42 GW 52 GW 65 GW 120 GW Landwind 29 GW 45 GW 33 GW 36 GW 40 GW 60 GW Seewind 0 GW 10 GW 9 GW 10 GW 39 GW 45 GW Wasserkraft 5 GW 6,5 GW 5 GW 5 GW 5 GW 5 GW Biomasse 5 GW 9 GW 8 GW 9 GW 10 GW 23 GW Gase 0,5 GW Geothermie 0 GW 0,5 GW 0,3 GW 0,3 GW 4 GW 6 GW Summe 63 GW 111 GW 97 GW 112 GW 163 GW 259 GW Quelle: BEE Studie "Szenario 2020", UBA Studie "100% EE ", BMU "Leitsudie 2010"

15 EE-Erzeugung Zubau kw(peak) Quelle: - Stand Feb GW/a + 1 GW/a

16 Strukturaspekt... dezentrale Einspeisung Quelle: - Stand Feb. 2012

17 Strukturaspekt... dezentrale Einspeisung = Nieder- und Mittelspannung Quelle: - Stand Feb % 70 %

18 Strukturaspekt... dezentrale Einspeisung = Nieder- und Mittelspannung Quelle: - Stand Feb % 50 %

19 Strukturaspekt... dezentrale Einspeisung = Nieder- und Mittelspannung Quelle: - Stand Feb % 87 %

20 Strukturaspekt... dezentrale Einspeisung = Nieder- und Mittelspannung Quelle: - Stand Feb % 96 %

21 Strukturaspekt... dezentrale Einspeisung Welche Bedeutung haben da Höchstspannungstrassen? Quelle: - Stand Feb %

22 Strukturaspekt Netztopologie HöS HS NS/MS ca. 1-5 GW ca. 0,1-0,5 GW ca MW typische Übertragungsleistung je Leitungstrasse

23 Strukturaspekt Netztopologie = = Overlay ca GW HöS HS NS/MS ca. 1-5 GW ca. 0,1-0,5 GW ca MW typische Übertragungsleistung je Leitungstrasse

24 Strukturaspekt Netztopologie = = Overlay ca GW 100 GW PV! HöS HS NS/MS ca. 1-5 GW ca. 0,1-0,5 GW ca MW typische Übertragungsleistung je Leitungstrasse

25 Strukturaspekt Netztopologie-Fragen = = 100 GW Speicher? 100 GW PV! Overlay HöS Warum sollten die Speicher auf einer anderen Netzebene stehen als die Kraftwerke? HS NS/MS

26 Strukturaspekt Netztopologie-Fragen = = Overlay 100 GW Speicher? HöS HS 100 GW PV! NS/MS Kommt Versorgungssicherheit "von oben"?

27 Strukturaspekt Netztopologie-Fragen = = Overlay HöS 3 GW Ausfall? HS 80 GW PV 20 GW PV NS/MS Kommt Versorgungssicherheit "von oben"?

28 Strukturaspekt Netztopologie-Fragen = = Overlay 10 GW Ausfall? HöS HS 100 GW PV! NS/MS Kommt Versorgungssicherheit "von oben"?

29 Strukturaspekt Netztopologie-Fragen = = Overlay 100 GW Speicher? HöS HS 100 GW PV! NS/MS Kommt Versorgungssicherheit "von oben"?

30 Strukturaspekt Netztopologie = = Overlay ca GW HöS HS NS/MS ca. 1-5 GW ca. 0,1-0,5 GW ca MW typische Übertragungsleistung je Leitungstrasse

31 Strukturaspekt Netztopologie = = Overlay ca GW HöS HS NS/MS Gas ca. 1-5 GW ca. 0,1-0,5 GW ca MW typische Übertragungsleistung je Leitungstrasse ca GW

32 Strukturaspekt Netztopologie die unteren Teile werden in Zukunft immer wichtiger! HöS HS NS/MS Gas ca. 1-5 GW ca. 0,1-0,5 GW ca MW typische Übertragungsleistung je Leitungstrasse ca GW

33 Lastausgleich

34 Wir brauchen keine Speicher, sondern "nur" einen zuverlässigen Lastausgleich Speicher sind immer ein zusätzlicher Energieverlust!

35 a : d : h : m : s Jahre/Monate Tage Stunden Minuten (Milli-)Sekunden Lastausgleich Sommer Winter Tag Nacht Flaute Sturm

36 a : d : h : m : s Jahre/Monate Tage Stunden Minuten (Milli-)Sekunden Lastausgleich Sommer = Stromspeicher? Winter Tag Nacht Flaute Sturm

37 a : d : h : m : s EE-Einspeisung und Last (Meteo-Jahr 2007, Dezember) Leistung (GW) Geothermie Laufwasser Onshore-Wind Photovoltaik Basislast Gesamtlast mit Lastmanagement Tag Quelle: UBA Studie "100% EE " - FhG IWES

38 a : d : h : m : s EE-Einspeisung und Last (Meteo-Jahr 2007, Dezember) Leistung (GW) Geothermie Basislast Laufwasser Onshore-Wind Gesamtlast mit Lastmanagement Bedarf: ca. 14 TWh mit bis 50 GW Photovoltaik Tag Quelle: UBA Studie "100% EE " - FhG IWES

39 a : d : h : m : s EE-Einspeisung und Last (Meteo-Jahr 2007, Dezember) Leistung (GW) Geothermie Basislast Laufwasser Erdgasnetz + Blockheizkraftwerke Onshore-Wind Gesamtlast mit Lastmanagement Bedarf: ca. 14 TWh mit bis 50 GW Photovoltaik Tag

40 a : d : h : m : s Residuallast mit allen Verbrauchern und Lastmanagement, nach PSW (Meteo-Jahr 2009) Überschüsse: -78,5 TWh Residuallast (GW) max. Residuallast: 57,3 GW min. Residuallast: -60,7 GW Überschüsse (EE-Einspeisung > Last) -120 Jan Feb Mar Apr May Jun Jul Aug Sep Oct Nov Dec Monat Quelle: UBA Studie "100% EE " - FhG IWES

41 a : d : h : m : s Residuallast mit allen Verbrauchern und Lastmanagement, nach PSW (Meteo-Jahr 2009) Überschüsse: -78,5 TWh Residuallast (GW) max. Residuallast: 57,3 GW kalte Winter Tag & Nacht kalte Winter -60 min. Residuallast: -60,7 GW Überschüsse (EE-Einspeisung > Last) -120 Jan Feb Mar Apr May Jun Jul Aug Sep Oct Nov Dec Monat Quelle: UBA Studie "100% EE " - FhG IWES

42 a : d : h : m : s Residuallast mit allen Verbrauchern und Lastmanagement, nach PSW (Meteo-Jahr 2009) Überschüsse: -78,5 TWh Residuallast (GW) max. Residuallast: 57,3 GW CnHm CnHm Strom -60 min. Residuallast: -60,7 GW Überschüsse (EE-Einspeisung > Last) -120 Jan Feb Mar Apr May Jun Jul Aug Sep Oct Nov Dec Monat Quelle: UBA Studie "100% EE " - FhG IWES

43 a : d : h : m : s Residuallast mit allen Verbrauchern und Lastmanagement, nach PSW (Meteo-Jahr 2009) Überschüsse: -78,5 TWh Residuallast (GW) max. Residuallast: 57,3 GW CnHm CnHm Strom -60 min. Residuallast: -60,7 GW Überschüsse (EE-Einspeisung > Last) -120 Jan Feb Mar Apr May Jun Jul Aug Sep Oct Nov Dec Monat

44 Solare Struktur... Effiziente Netzwerke CnHm

45 Solare Struktur... Effiziente Netzwerke

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

47 a : d : h : m : s Residuallast mit allen Verbrauchern und Lastmanagement, nach PSW (Meteo-Jahr 2009) Überschüsse: -78,5 TWh Residuallast (GW) max. Residuallast: 57,3 GW CnHm CnHm Strom -60 min. Residuallast: -60,7 GW Überschüsse (EE-Einspeisung > Last) -120 Jan Feb Mar Apr May Jun Jul Aug Sep Oct Nov Dec Monat Quelle: UBA Studie "100% EE " - FhG IWES

48 a : d : h : m : s Residuallast mit allen Verbrauchern und Lastmanagement, nach PSW (Meteo-Jahr 2009) Überschüsse: -78,5 TWh Residuallast (GW) max. Residuallast: 57,3 GW CnHm CnHm Strom -60 min. Residuallast: -60,7 GW Überschüsse (EE-Einspeisung > Last) -120 Jan Feb Mar Apr May Jun Jul Aug Sep Oct Nov Dec Monat

49 Chemisch Strom Mechanisch

50 Akkus Cent/kWh (Speichernutzung) Grenzkosten äbhängig von Endkundenstrompreis. Wirtschaftlich ab Speicherkosten von maximal 15 Cent/kWh. Pumpspeicher 3-10 Cent/kWh (Speichernutzung) Grenzkosten äbhängig von Preisdifferenz zwischen Stromeinkauf und Verkauf

51 Akkus Cent/kWh (Speichernutzung) Pumpspeicher 3-10 Cent/kWh (Speichernutzung) "besser"... also sind Pumpspeicher um den Faktor 10 als Akkus. Ende der Debatte?

52 Akkus Massenprodukte werden mit der Zeit immer billiger. Pumpspeicher Einzelstücke werden mit der Zeit immer teurer.

53 Akkus zur Netzstützung - Größenordnungen "Auto - USV" "Haus - USV" "Regio - USV" Pumpspeicher

54 Akkus zur Netzstützung - Größenordnungen "Auto - USV" Leistung 0,2 kw Reaktionszeit max. 1 sec Netzanschluss Niederspannung "Haus - USV" "Regio - USV" Pumpspeicher 3-10 kw kw 1 GW max. 1 sec max. 1 sec 60 bis 120 sec Niederspannung Mittel-/Hochspannung Hoch-/Höchstspannung

55 Akkus zur Netzstützung - Größenordnungen "Auto - USV" Leistung 0,2 kw Speicherkapazität 0,5 kwh Flächenverbrauch faktisch 0 qm "Haus - USV" "Regio - USV" Pumpspeicher 3-10 kw kw 1 GW 5-15 kwh kwh 5-10 GWh faktisch 0 qm 160 qm qm

56 Akkus zur Netzstützung - Größenordnungen "Auto - USV" * 50 Mio Autos = Leistung "Haus - USV" * 10 Mio Haushalte = "Regio - USV" * Standorte = Pumpspeicher * 10 Standorte = x 50 Mio. x GW GW 10 GW 10 GW Speicherkapazität 25 GWh GWh 60 GWh 50 GWh Flächenverbrauch faktisch 0 qm faktisch 0 qm qm qm

57 Akkus zur Netzstützung - Größenordnungen "Auto - USV" * 50 Mio Autos = "Haus - USV" * 10 Mio Haushalte = "Regio - USV" * Standorte = Pumpspeicher * 10 Standorte = Leistung 10 GW GW 10 GW GW Speicherkapazität 25 GWh GWh 60 GWh GWh Flächenverbrauch faktisch 0 qm faktisch 0 qm qm qm

58 Akkus zur Netzstützung - Größenordnungen Leistung 100 W Speicherkapazität 250 Wh Flächenverbrauch faktisch 0 qm "Elektromobil" * 70 Mio Pedelecs = "Regio - USV" * Standorte = 10 GW 60 GWh qm Pumpspeicher * 10 Standorte = GW GWh qm

59 Akkus zur Netzstützung - Größenordnungen Leistung 100 W Speicherkapazität 250 Wh Flächenverbrauch faktisch 0 qm "Elektromobil" * 70 Mio Pedelecs = "Regio - USV" Pumpspeicher * 10 Standorte = 7 7 GW GW 10 GW GW 17 GWh * Standorte = 50 GWh 17,5 GWh 60 GWh 50 GWh faktisch 0 qm qm qm

60 Akkus zur Netzstützung - Größenordnungen Leistung 3-10 kw Speicherkapazität kwh Verfügbarkeit "Elektromobil" 50 Mio. Autos * 50 Mio Autos = "Regio - USV" * Standorte = Pumpspeicher * 10 Standorte = 10 GW 10 GW 60 GWh 50 GWh 100 % 100 %

61 Akkus zur Netzstützung - Größenordnungen "Elektromobil" 50 Mio. Autos * 50 Mio Autos = "Regio - USV" * Standorte = Pumpspeicher * 10 Standorte = Leistung 3-10 kw GW 10 GW 10 GW Speicherkapazität kwh GWh 60 GWh 50 GWh Verfügbarkeit 100 % 100 % 100 %

62 Akkus zur Netzstützung - Größenordnungen "Elektromobil" * 50 Mio Autos = "Regio - USV" * Standorte = Pumpspeicher * 10 Standorte = Leistung 3-10 kw GW 10 GW 10 GW Speicherkapazität kwh GWh 60 GWh 50 GWh Verfügbarkeit 100% % (??) 100 % 100 %

63 Akkus zur Netzstützung - Größenordnungen "Elektromobil" * 50 Mio Autos = "Regio - USV" * Standorte = Pumpspeicher * 10 Standorte = Leistung 3-10 kw GW 10 GW 10 GW Speicherkapazität kwh GWh 60 GWh 50 GWh Verfügbarkeit 20% % 100 % 100 %

64 Akkus zur Netzstützung - Größenordnungen Leistung 3-10 kw GW 10 GW 10 GW Speicherkapazität kwh "Elektromobil" * 50 Mio Autos = "Regio - USV" Pumpspeicher * 10 Standorte = GWh 60 GWh 50 GWh min GWh * Standorte = Unser täglicher Stromverbrauch liegt derzeit bei 50 GWh GWh

65 Akkus zur Netzstützung - Größenordnungen Leistung 3-10 kw Speicherkapazität kwh Haben unsere Pumpspeicher "Elektromobil" wirklich "Regio - USV" * 50 Mio Autos = GW * Standorte = eine Systemrelevanz? 10 GW Pumpspeicher * 10 Standorte = 10 GW GWh 60 GWh 50 GWh Unser täglicher Stromverbrauch liegt derzeit bei 50 GWh GWh

66 Akkus zur Netzstützung - Größenordnungen Leistung 3-10 kw GW 10 GW 10 GW Speicherkapazität kwh "Elektromobil" * 50 Mio Autos = "Regio - USV" Pumpspeicher * 10 Standorte = GWh 60 GWh 50 GWh min GWh * Standorte = Unser täglicher Stromverbrauch liegt derzeit bei GWh

67 Akkus zur Netzstützung - Größenordnungen "Elektromobil" "Regio - USV" Pumpspeicher Euro Euro Euro Stromspeicher Stromspeicher Stromspeicher + Lastverlagerung mobil dezentral zentral

68 Akkus zur Netzstützung - Größenordnungen "Elektromobil" "Regio - USV" Pumpspeicher Euro Euro Euro Stromspeicher Stromspeicher Stromspeicher + "eh Null scho' Cent da" weil + Lastverlagerung "eh scho'da" mobil dezentral zentral

69 Akkus zur Netzstützung - Größenordnungen "Elektromobil" "Regio - USV" Stromspeicher Stromspeicher + Lastverlagerung Pumpspeicher Euro Stromspeicher mobil dezentral zentral

70 "Elektromobil" "Regio - USV" "Haus - USV" Akku Zielkorridor für Deutschlands Energiewende: GW GWh

71 Studie EnergyMap BEE-Prognose dena-netzst. 1 BMU-Szen. A BMU-Szen. A UBA-Studie 70 GW in 2020? (Stand 2011) (Szenario 2020) (Szenario 2020) (Ziel 2020) (Ziel 2050) (Ziel 2050) Solarstrom 20 GW 39,5 GW 42 GW 52 GW 65 GW 120 GW Landwind 29 GW 45 GW 33 GW 36 GW 40 GW 60 GW Seewind 0 GW 10 GW 9 GW 10 GW 39 GW 45 GW Wasserkraft 5 GW 6,5 GW 5 GW 5 GW 5 GW 5 GW Akku Biomasse 5 GW 9 GW 8 GW 9 GW 10 GW 23 GW Gase 0,5 GW Zielkorridor für Deutschlands Energiewende: Geothermie 0 GW 0,5 GW 0,3 GW 0,3 GW 4 GW 6 GW Summe 63 GW 111 GW 97 GW 112 GW 163 GW 259 GW GW GWh

72 a : d : h : m : s Residuallast mit allen Verbrauchern und Lastmanagement, nach PSW (Meteo-Jahr 2009) Überschüsse: -78,5 TWh Residuallast (GW) max. Residuallast: 57,3 GW CnHm CnHm Akku -60 min. Residuallast: -60,7 GW Überschüsse (EE-Einspeisung > Last) -120 Jan Feb Mar Apr May Jun Jul Aug Sep Oct Nov Dec Monat Quelle: UBA Studie "100% EE " - FhG IWES

73 Es wäre Smart, wenn wir unser Strom- mit unseren Grid Vehicle Akku auch weil sie "eh da sein werden"! stabilisieren würden

74 Smart Grid?

75 Krisenfestigkeit bedeutet?

76 Krisenfestigkeit bedeutet Quelle: Spiegel Online,

77 Krisenfestigkeit bedeutet Cyberwar dass unser Stromnetz auch ohne Leitstelle stabil bleiben muss. möglichst problemlos in kleine Teilsysteme Energiekrise zerfallen können muss.

78 "Smart Grid Vehicles" als Teil der Energiewende

79 Elektromobilität im Energiekontext Merke! Elektromobile passen optimal zu Erneuerbaren Energien!

80 Merke! Massenprodukte (PV + BHKW + EV) werden immer stärker unser Energiesystem prägen."

81 Merke! Erzeugung und Speicherung werden auch zukünftig die räumliche Nähe suchen."

82 Tomi Engel