Erneuerbare Energien für Elektromobilität: Potenziale, Kosten und Integration

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1 Erneuerbare Energien für Elektromobilität: Potenziale, Kosten und Integration 6. Solartagung Rheinland-Pfalz, Diego Luca de Tena, Yvonne Scholz DLR - Institut für Technische Thermodynamik Folie 1

2 Wie groß sind die EE-Potenziale für die E-Mobilität? Theoretisches Potenzial Technisches Potenzial Solarstrahlung 1 8 Wind 2 Welt-Primärenergiebedarf 24 (463 EJ) ,7,4,3,7,1,15 Die Potenziale erneuerbarer Energien sind sehr groß Wie hoch sind die Kosten? Wie ist die zeitliche Verfügbarkeit und die Integration? Was für eine Rolle spielt die Elektromobilität? Erneuerbare Energien für Elektroautos: Potenziale, Kosten und Integration Folie 2

3 REMix (Optimised European Renewable Energy Mix) Inventar der EE-Ressourcen GIS, C Strombedarf GIS, C Lineares Optimierungsmodell GAMS (General Algebraic Modeling System) Erneuerbare Energien für Elektroautos: Potenziale, Kosten und Integration Folie 3

4 Inventar der EE-Ressourcen - Methode am Beispiel Windenergie Windgeschwindigkeit [m/s] Wald Flächenausschluss Landwirtschaftliche Nutzflächen Meer, Flüsse, Seen, Siedlungsgebiete Feuchtgebiete + 1km Pufferzone Autobahnen und Bundesstraßen + 5 m Puffer Naturschutzgebiet e IUCN I-VI + Windgeschwindigkeit [m/s] auf nutzbaren Flächen... Erneuerbare Energien für Elektroautos: Potenziale, Kosten und Integration Folie 4

5 Stromgestehungskosten Wind Technologie und Kosten: Jahr 26 / kwh / kwh Erneuerbare Energien für Elektroautos: Potenziale, Kosten und Integration Folie 5

6 Stromerzeugungskosten Stromerzeugungskosten Windenergie: Kosten-Potenzial-Kurven Technologie und Kosten: Jahr 26 Europa Deutschland [ /kwh].2 Strombedarf: ~ 3 TWh [ /kwh].2 Strombedarf: ~ 5 TWh [TWh] [TWh] Erneuerbare Energien für Elektroautos: Potenziale, Kosten und Integration Folie 6

7 Stromerzeugungskosten Stromerzeugungskosten Windenergie: -Kosten-Potenzial-Kurven Technologie und und Kosten: Stand Jahr [ /kwh] Europa [TWh] [ /kwh] Deutschland [TWh] Erneuerbare Energien für Elektroautos: Potenziale, Kosten und Integration Folie 7

8 Potenzial der Photovoltaik Einstrahlung Global horizontal irradiation, 1. October 25, 12:-13: PV-Stromerzeugung Wh/m² W/m² Source: DLR (Einstrahlung am 1. Oktober 25, 12:-13:) Source: DLR Strombedarf: 345 GWh Stromerzeugungspotenzial PV: 164 GWh Erneuerbare Energien für Elektroautos: Potenziale, Kosten und Integration Folie 8

9 Stromgestehungskosten Photovoltaik Technologie und Kosten: Jahr 26 / kwh Erneuerbare Energien für Elektroautos: Potenziale, Kosten und Integration Folie 9

10 Stromerzeugungskosten Stromerzeugungskosten Photovoltaik - Kosten-Potenzial-Kurven Technologie und Kosten: Stand Jahr Europa Deutschland [ /kwh] Strombedarf: ~ 3 TWh [TWh] [ /kwh] Strombedarf: ~ 5 TWh [TWh] Erneuerbare Energien für Elektroautos: Potenziale, Kosten und Integration Folie 1

11 Beladungskapazität [kwh] Mittel Klein Modellierung der Elektrofahrzeugflotte als eine gesteuerte Last Fahrprofile Groß Groß Klein Fahrzeugbestand Szenario 1 Szenario VECTOR 21 Eingangsparameter EV PHEV Nutzerprofile Basierend auf der MiD-Befragung Modellierung des Stromverbrauchs der Fahrzeuge Bestimmung der maximalen und minimalen Ladezustände der Batterie 1% x (DLR Institut für Fahrzeugkonzepte) W'keit % t [h] 9% Konfidenzintervalle Fahrzeugsentwicklung Szenarien mit Vector21 (DLR-FK) erstellt, unter Berücksichtigung verschiedener Fahrzeugkonzepte, Kundengruppen und Kostenpfaden Aggregierte Profile Berechnet mit Konfidenz- Intervallen der errechneten Profile Resultat sind belastbare Ergebnisse Erneuerbare Energien für Elektroautos: Potenziale, Kosten und Integration Folie 11

12 Zeitliche Integration konventioneller Kraftwerke, fluktuierender Erzeugung und Elektrofahrzeuge Annahmen Untersuchungsjahr ist 23 3% der Fahrzeugflotte ist strombetrieben (12,8 Mio.) Der Ladevorgang wird gesteuert 59,4% der Stromerzeugung aus regenerativen Quellen (317 TWh) AKW-Laufzeitverlängerung von 12 Jahren Leichter Ausbau effizienter konventioneller Kraftwerke (z.b. GuD, IGCC) Aufladung höher bei viel Windkraft Untersuchung Kostenminimale Deckung des Strombedarfs in Deutschland einschl. Elektromobilität Stromexport/-Import nicht berücksichtigt Aufladung vorwiegend in der Nacht Erneuerbare Energien für Elektroautos: Potenziale, Kosten und Integration Folie 12

13 Zeitliche Integration: Auswirkung der elektromobilen Flotte auf die Kapazitätsauslastung Analyse der residualen Last UL: Res. Spitzenlast steigt um 3,7 GW Ergebnisse von drei Szenarien der Elektromobilität wurden verglichen GL: Res. Grundlast steigt Mit ungesteuertem Laden steigt die residuale Spitzenlast um 3,7 GW Mit gesteuertem Laden: Die residuale Spitzenlast ist unverändert Keine zusätzlichen Erzeugungskapazitäten erforderlich Die residuale Grundlast steigt Höhere Auslastung des KW-Parks Residuale Last: Strombedarf minus Stromerzeugung aus fluktuierenden erneuerbaren Quellen (Wind-, Solar- und Laufwasserkraft) (K: kein Elektrofahrzeug, GL: Elektrofahrzeug mit gesteuertem Laden, UL: Elektrofahrzeug mit gesteuertem Laden) Erneuerbare Energien für Elektroautos: Potenziale, Kosten und Integration Folie 13

14 Fazit Die Potenziale erneuerbarer Energien übersteigen den Strombedarf inklusive E-Mobilität um ein Vielfaches Um die Kosten für die Stromerzeugung abzuschätzen, wurden Kosten- Potenzial-Kurven aus einem GIS- gestützten, räumlich und zeitlich hoch aufgelösten Inventar erstellt Elektrofahrzeuge mit Ladesteuerung können zur Integration von fluktuierender Stromerzeugung und zum Ausgleich von den Schwankungen zwischen Tag und Nacht beitragen Durch eine Steuerung des Ladevorgangs strom-betriebener Fahrzeuge kann eine Erhöhung der Spitzenlast vermieden werden, ohne die Fahrzeugnutzung einzuschränken Erneuerbare Energien für Elektroautos: Potenziale, Kosten und Integration Folie 14

15 Danke für Ihre Aufmerksamkeit! Kontakt: Erneuerbare Energien für Elektroautos: Potenziale, Kosten und Integration Folie 15