UMGANG MIT HOHEN PHOTOVOLTAIK- PRODUKTIONSANTEILEN IM DEUTSCHEN STROMNETZ

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1 UMGANG MIT HOHEN PHOTOVOLTAIK- PRODUKTIONSANTEILEN IM DEUTSCHEN STROMNETZ Prof. Dr. Bruno Burger Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE Swissolar 214 Lausanne, 1. bis 11. April 214

2 AGENDA Entwicklung der Einspeisevergütung für Solarstrom in Deutschland Der aktuelle Kraftwerkspark Das Energiekonzept der Bundesregierung Stromproduktion und Kraftwerksauslastung Der optimale mix aus Solar- und Windenergie Der Netzausbauplan NEP213 Energiewandlung und Speicher 2

3 Cents / kwh Einspeisevergütung für Solarstrom in Deutschland 6 5 Photovoltaik Degression: 24 bis 214: 76% oder 13,3%/a 4 24 bis 21: 41% oder 8,3%/a bis 214: 65% oder 23%/a zukünftig: Jahr,5%/m oder 5,8%/a April 214: 9,2ct 13,3ct 3

4 Cents / kwh Vergleich Einspeisevergütung Solarstrom - Stromkosten Photovoltaik Netzparität mit Haushaltsstrom 21 bis Haushalte Netzparität mit Industriestrom 212 bis Industrie Jahr 4

5 Cents / kwh Vergleich Einspeisevergütung Solarstrom - Windstrom 6 5 Photovoltaik 4 Parität mit Wind offshore bis 214 Parität mit Wind onshore 214 bis 22 Wind Jahr 5

6 Cents / kwh Vergleich Einspeisevergütung Solarstrom Kosten fossiler Brennstoffe (Heizwert) 6 5 Photovoltaik Heizwerte: Super: 8,9 kwh/l Diesel: 9,8 kwh/l 4 Parität mit Superbenzin, Diesel bis Superbenzin Diesel Parität mit Erdgas, Heizöl 214 bis 217 Erdgas Heizöl Jahr 6

7 Kraftwerkspark und Stromerzeugung 213 Installierte Leistungen GW 88 GW konventionell 84 GW erneuerbar ,68 GW 21,247 GW 26,34 GW 28,28 GW 33,365 GW 36,555 GW 7,961 GW 5,67 GW Kernenergie Braunkohle Steinkohle Erdgas Wind Solar Biomasse Wasserkraft Nettostromerzeugung 213 TWh TWh konventionell 146 TWh erneuerbar 145,1 TWh 11,6 TWh 92,1 TWh 47,2 TWh 48,3 TWh 39,4 TWh 29,7 TWh Jahr TWh 7 Kernenergie Braunkohle Steinkohle Gas Wind Solar Biomasse Wasserkraft

8 Das Energiekonzept der Bundesregierung Anteil EE an der Stromerzeugung Wasserkraft 25% 35% 4%-45% 55%-6% 8% kein nennenswerter Ausbau mehr möglich Biomasse (1 MW/a) 8 GW 8,7GW 9,2 GW 1,2 GW Solar (2,5 GW/a) 36 GW 52 GW 52 GW 52 GW Wind onshore (2,5 GW/a) 33 GW 5 GW 63 GW 88 GW Wind offshore,6 GW 6,5 GW 11 GW 8

9 Stromproduktion: Woche 11, 1. bis 16. März 214 Der überschüssige Strom wird exportiert Tatsächliche Produktion Kernenergie und Braunkohle können nicht genügend abgeregelt werden MW Anzeigewoche: KW 11; Mo 1.3. Di Mi Do Fr Sa So Legende: Wasserkraft Biomasse Kernenergie Braunkohle Steinkohle Gas Pumpspeicher Wind Solar Grafik: B. Burger, Fraunhofer ISE; 9

10 Relative Anteile an der Stromproduktion: Woche 11, 1. bis 16. März 214 Relative Anteile an der Produktion 1% 9% 8% 7% 6% 5% 4% 3% 2% 1% Anzeigewoche: KW 11; 214-1% -2% Mo 1.3. Di Mi Do Fr Sa So Legende: Wasserkraft Biomasse Kernenergie Braunkohle Steinkohle Gas Pumpspeicher Wind Solar Grafik: B. Burger, Fraunhofer ISE; 1

11 Börsenstrompreise Woche 11, 1. bis 16. März 214 Negativer Börsenstrompreis MW displayed week: CW 11; 214 /MWh , -25-2, Mo 1.3. Tu We Th Fr Sa Su Legend: Export Import Conventional > 1 MW Wind Solar Day-Ahead Intraday Grafik: J.N. Mayer, Fraunhofer ISE; 11

12 Auslastung der Kraftwerke versus Börsenstrompreis Utilization Ratio depending on Day-Ahead Spot-Prices (Update: Dec 213) Utilization ratio depending on Day-Ahead Spot-Prices, 1. HY 213 1% 1% 9%9% 8%8% 7%7% 6%6% 5%5% 4%4% 3%3% 2%2% 1%1% % % Day-Ahead Spot-Price Spot-Price in Day-Ahead in /MWh /MWh Uranium Brown Coal Gas 5 5 Hard Coal Grafik: J.N. Mayer, Fraunhofer ISE;

13 Kraftwerkspark und Stromerzeugung 225 Installierte Leistungen GW Jahr Kernenergie Braunkohle Steinkohle Erdgas Wind Solar Biomasse Wasserkraft Bruttostromerzeugung TWh Jahr Kernenergie Braunkohle Steinkohle Erdgas Wind Solar Biomasse Wasserkraft

14 Kraftwerkspark und Stromerzeugung 235 Installierte Leistungen GW Jahr Kernenergie Braunkohle Steinkohle Erdgas Wind Solar Biomasse Wasserkraft Bruttostromerzeugung TWh Jahr Kernenergie Braunkohle Steinkohle Erdgas Wind Solar Biomasse Wasserkraft

15 Monatliche Produktion Solar und Wind 213 Erzeugung und Verbrauch passen bei gleicher installierter Leistung für PV und Wind gut zusammen Monatliche Produktion Solar und Wind Verbrauchskurve, skaliert TWh 21, 18, 15, 12, 9, 6, 3, Jahr Januar Februar März April Mai Juni Juli August Sept. Oktober Nov. Dez.

16 Monatliche Produktion Solar und Wind 225 Überproduktion im Januar Monatliche Produktion Solar und Wind TWh 21, 18, 15, 12, 9, 6, 3, Jahr Januar Februar März April Mai Juni Juli August Sept. Oktober Nov. Dez.

17 Monatliche Produktion Solar und Wind 235 Zu geringe Produktion von Solar im Sommer Überproduktion von Windenergie im Januar und Dezember Monatliche Produktion Solar und Wind TWh 21, 18, 15, 12, 9, 6, 3, Jahr Januar Februar März April Mai Juni Juli August Sept. Oktober Nov. Dez.

18 36 GW Wind / GW Anteil von Solar- und Windenergie an der Stromerzeugung % % Installierte Leistung GW 25 4% 35% 3% Anteil an der Stromerzeugung 5% 1% 15% 2% 25% Solar / GW 18

19 Wind / GW Verluste durch Überproduktion 2 3% % 35% 4% % 1% 5% 1% % 15% 3% 5% 1% 15% 2% 5% 45% 4% 35% 3% 25% Solar / GW Verluste durch Überproduktion bei 2 GW Grundlastkraftwerken Optimales Verhältnis Solar Wind für maximalen Anteil an der Stromerzeugung und minimale Verluste durch Überproduktion 19

20 52 GW Wind / GW Ausbauziel 22 für Wind- und Solarenergie 2 3% 35% 4% % 15 2% 5% GW 25 5% 1% % 15% 1% 3% 5% 1% 15% 2% 45% 4% 35% 3% 25% Solar / GW Ausbauziel 22: 52 GW Solar 51 GW Wind onshore 6,5 GW Wind offshore 25% Anteil, 1% Verluste 2

21 52 GW Wind / GW Ausbauziel 225 für Wind- und Solarenergie 2 3% 35% 4% % 15 2% 5% GW % 1% % 15% 1% 3% 5% 1% 15% 2% 45% 4% 35% 3% 25% Solar / GW Ausbauziel 225: 52 GW Solar 66 GW Wind onshore 12 GW Wind offshore 3% Anteil, 3% Verluste 21

22 52 GW Wind / GW Ausbauziel 235 für Wind- und Solarenergie GW % % 25% 5% 15% 1% 1% 3% 5% 1% 15% 3% 2% 35% 5% 45% 4% 35% 3% 25% 4% Solar / GW Ausbauziel 235: 52 GW Solar 88 GW Wind onshore 19 GW Wind offshore 37% Anteil, 1% Verluste Dieser Ausbau wäre optimal, ca. 3% Verluste durch Überproduktion würden eingespart. 37% Anteil, 7% Verluste 22

23 52 GW Wind / GW Verluste durch Überproduktion 5 GW Grundlast statt 2 GW % 5% 3% 15% 2% 55% 6% Bei geringerer Leistung der Grundlastkraft-werke sinken die Verluste durch Überproduktion von 1% auf 2%. 17 GW 1 1% 5% % 5% 1% 15% 2% 25% 45% 4% 35% 3% Solar / GW Dieser Ausbau wäre optimal, die Überproduktion würde von 2% auf 1% halbiert. 23

24 Netzentwicklungsplan Strom 213 Szenario B 223 Neubau Gleichstrom: 1 GW Übertragungskapazität pro HGÜ- Leitung Neubau Wechselstrom Ausbau Wechselstrom 24 Grafik: Bundesnetzagentur, Netzentwicklungsplan

25 Energiewandlung und Speicher Wärmespeicher Speicherkessel, Gebäude Sonne Wärme Gasspeicher Gaspipelines, Gasspeicher BHKW, GuD, etc. Gas Gastankstelle Elektrolyse, Methanisierung BHKW, GuD, Brennstoffzelle Elektroheizung, Wärmepumpe Strom bidirektionale Ladegeräte Wind Stromspeicher Pumpspeicher, Druckluftspeicher, Batterien Gastank Verkehr Batterie 25

26 Zusammenfassung - Schlussfolgerungen Kernenergie und Braunkohle sind nur langsam regelbar und können nur bis auf 7% bzw. 6% Leistung gedrosselt werden. Dadurch sind sie nicht kompatibel zum fluktuierenden Verbrauch und den fluktuierenden erneuerbaren Energien. Der geplante Netzausbau in Deutschland wird hauptsächlich für den Transport von offshore Windenergie von Nord nach Süd benötigt. Solaranlagen sind räumlich verteilt und haben einen geringeren Bedarf an Transportnetzen (4 kv). Die Verteilung findet hauptsächlich im Verteilnetz statt (2 kv und 11 kv). Der Deckel von 52 GW für die PV behindert ein sinnvolles Zusammenspiel von PV und Wind. Er sollte dringend abgeschafft werden. Bei der Festlegung des Ausbaupfades für Solar- und Windenergie sollten die technischen Aspekte im Vordergrund stehen und nicht die politischen. 26

27 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE Prof. Dr. Bruno Burger 27

28 Leistung Solar versus Wind Leistung Solar versus Wind MW Die erzeugte Summenleistung aus Solar und Wind lag maximal bei ca. 36 GW. Anzeigejahr: Die Summe aus Solar- und Windleistung ist stets kleiner als die installierten Einzelleistungen. 25. Solar Bei gleicher installierter Leistung von Solar und Wind erreichen wir eine optimale Erzeugung W G 5. 3 W G W G 25 W G 2 W G 15 W G 1 W G MW Wind Grafik: B. Burger, Fraunhofer ISE; Daten: Leipziger Strombörse EEX 28