acatech DEUTSCHE AKADEMIE DER TECHNIKWISSENSCHAFTEN Das Projekt Future Energy Grid (FEG)

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1 acatech DEUTSCHE AKADEMIE DER TECHNIKWISSENSCHAFTEN Das Projekt Future Energy Grid (FEG) H.-Jürgen Appelrath Bregenz, 23. Mai 2012

2 acatech Veröffentlichungen zu FEG 1 Future Energy Grid, Appelrath,

3 Zentrale Kapitel der Studie 1 Neben Einleitung und Zusammenfassung: Schlüsselfaktoren und Szenarien für das FEG Rolle der IKT im FEG und Technologiefelder Migrationspfade in das FEG Internationaler Vergleich Rechtliche und politische Rahmenbedingungen Verbraucherakzeptanz 2 Future Energy Grid, Appelrath,

4 Vorgehen der Studie in Kapitel 2 bis 4 Energieszenarien Schlüsselfaktoren Technologiefelder Entwickeln der Technologiefelder Zukunftsszenarien Zuordnung von Entwicklungsschritten Logische Abhängigkeiten der Entwicklungsschritte Analyse und zeitliche Schlussfolgerungen für Migrationspfade 3 Future Energy Grid, Appelrath, Abbildung: acatech STUDIE Future Energy Grid, Februar 2012, S. 29

5 Schlüsselfaktoren SF 1 SF 2 SF 3 SF 4 SF 5 SF 6 SF 7 SF 8 Ausbau elektrischer Netzinfrastruktur Systemweite IKT-Infrastruktur Flexibilisierung des Verbrauchs Energiemix Neue Services und Produkte Endverbraucherkosten Standardisierung Politische Rahmenbedingungen 4 Future Energy Grid, Appelrath, acatech STUDIE Future Energy Grid, Februar 2012, S. 43ff.

6 Die drei Zukunftsszenarien Jahrhundert Klassische Infrastruktur mit vorrangig zentral gesteuerter Einspeisung Traditioneller Lastfolgebetrieb dominierend Wenig (neue) IKT-basierte Mehrwertdienste 2 3 Komplexitätsfalle Nicht konsistente politische Rahmenbedingungen Eingeschränkter Infrastruktur-Ausbau für IKT und Energie z.t. Netz der Giganten für Smart Grid Produkte Nachhaltig Wirtschaftlich Umfassende Mehrwertdienste und flexible Tarife durch neue Dienstleistungen Energiepolitik und Gesetzgebung aus einem Guss Verteilnetze aktiver Partner Großer Anteil erneuerbarer, dezentraler, geregelter Einspeisung 5 Future Energy Grid, Appelrath, acatech STUDIE Future Energy Grid, Februar 2012, S. 70ff.

7 Schlüsselfaktoren und Zukunftsprojektionen SF 1 Ausbau elektr. Netzinfrastruktur SF 2 Systemweite IKT-Infrastruktur SF 3 Flexibilisierung des Verbrauchs Konventioneller Ausbau nach heutigen Regeln Keine/ geringe Lastverschiebung Insellösungen Smart Grid - orientierter Ausbau des Verteilnetzes Primär Industriekunden Ausbau des Ausbau von Verteil- europäischen und Transportnetz Verbundnetzes Plug & Play Primär Hohe Haushaltskunden Gesamtbeteiligung SF 4 Energiemix Klassisch CO 2 -neutral, planbar Regenerativ, fluktuierend SF 5 Neue Services und Produkte SF 6 Endverbraucherkosten SF 7 Interoperabilität Standardisierung SF 8 Politische Rahmenbedingungen Konservativ Basic Services Killer-Apps Hohes Niveau, geringe Volatilität Zurückhaltend, abwartend Energiekonservativ Niedriges Niveau, hohe Volatilität Proprietäre Systeme Uneinheitlich energieprogressiv Niedriges Niveau, geringe Volatilität Politisch getrieben Hohes Niveau, hohe Volatilität Marktgetrieben Konsequent energieprogressiv Szenario 20. Jahrhundert Projektionen ohne prägenden Szenario-Bezug Szenario Komplexitätsfalle Szenario Nachhaltig Wirtschaftlich 6 Future Energy Grid, Appelrath, Abbildung: acatech STUDIE Future Energy Grid, Februar 2012, S. 73

8 Das IKT-basierte Energiesystem im FEG 7 Future Energy Grid, Appelrath, Abbildung: acatech STUDIE Future Energy Grid, Februar 2012, S. 100

9 Technologiefelder in den Systemebenen 8 Future Energy Grid, Appelrath, Abbildung: acatech STUDIE Future Energy Grid, Februar 2012, S. 102

10 Beispiel: Technologiefeld 2 Netzleitsysteme Spezifikationen und Entwicklungsschritte Spezifikationen Definition Netzleitsysteme werden eingesetzt, um bestehende Versorgungsnetze zu überwachen, zu steuern und mit der übergeordneten Netzebene zu kommunizieren. Systemebene Geschlossene Systemebene Domäne Entwicklung Zentrale Erzeugung, Übertragungsnetze, Verteilnetze Langsam, umfassende Querbezüge zu anderen Technologien Entwicklungsschritte Ist-Zustand Schritt 1,2 Schritt 5 Netzleittechnik ist in der Lage, die Netze zuverlässig zu fahren. Keine Integration von dezentralen Energieanlagen in die Leittechnik. Zunehmender Einsatz im Mittelspannungsnetz, Schnittstellen zu Mess- u. Prognosesystemen, Anlagen Selbstorganisierte Systeme bis ins Niederspannungsnetz, Automatisierung, Selbstheilung 9 Future Energy Grid, Appelrath, acatech STUDIE Future Energy Grid, Februar 2012, S. 104ff.

11 Beispiel: Technologiefeld 2 Netzleitsysteme Logische Abhängigkeiten 10 Future Energy Grid, Appelrath, Abbildung: acatech STUDIE Future Energy Grid, Februar 2012, S. 161

12 11 Future Energy Grid, Appelrath, Migrationspfade ins FEG: Logische Abhängigkeiten

13 Konzeptionsphase (heute 2015) Integrationsphase ( ) Fusionsphase ( ) Migrationspfade ins FEG: Zeitliche Zuordnung 12 Future Energy Grid, Appelrath, acatech STUDIE Future Energy Grid, Februar 2012, S. 201ff.

14 Internationaler Vergleich: Ländersteckbriefe A Ausgangssituation Geographie/ Demografie Politische Rahmenbedingungen Energiekonsum Energieversorgung B Strategie Energieversorger Industrie Politik Forschung, Wissenschaft, Ausbildung 13 Future Energy Grid, Appelrath, acatech STUDIE Future Energy Grid, Februar 2012, S. 213ff.

15 Politische und rechtliche Rahmenbedingungen Optionen zur Integration der Erneuerbaren ins FEG: Zubau von Netzen, Kraftwerken und Speichern Elastizitätssteigerung durch Einspeisemanagement Nachfrageflexibilisierung Verstärkte europäische Marktintegration Grundsatzfrage: Stellt der Markt die hohen Investitionen für die Transformation Monopole Wettbewerb bereit? Einzelfragen zum Marktdesign : Großtechnische Verbundlösungen (europ. Overlay-Netz, Power2Gas) Belohnung von Rationierung, Effizienz, Flexibilität Marktteilnahme von aggregierter Nachfrage und Speichern Belohnung Erneuerbarer für preissenkende Wirkung 14 Future Energy Grid, Appelrath,

16 Verbraucherakzeptanz 15 Future Energy Grid, Appelrath, acatech STUDIE Future Energy Grid, Februar 2012, S. 257ff.

17 Einladung zu Durcharbeiten und Kontaktaufnahme Download der Studie unter Kontakt: Dr. Christoph Mayer 16 Future Energy Grid, Appelrath,