Eine neue Energieversorgung in. Prof. Dr. J. Kreusel, ABB Automation & Power World, 7. Juni Europa

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1 Eine neue Energieversorgung in Prof. Dr. J. Kreusel, ABB Automation & Power World, 7. Juni 2011 Eine neue Energieversorgung in Europa

2 Das Umfeld der elektri- schen Energieversorgung pt GF-SG 2

3 Weltweite Treiber für eine andere elektrische Energieversorgung pt GF-SG 3 Wachstum Bevölkerung Wirtschaft vor allem in den Schwellenländern Nachhaltigkeit Umweltverschmutzung lokal Klimawandel global Endlichkeit der Ressourcen Akzeptanz: Infrastrukturausbau schwierig Substitution: Elektrische Energie gewinnt weiter an Bedeutung und wird zum größten Teilsektor (IEA) Weiterentwicklung der elektrischen Energieversorgung und -anwendung ist Schlüssel zu mehr Nachhaltigkeit.

4 Energieeffizienz ist Schlüssel zur Emissionsminderung i i Einsparungen stellen fast die Hälfte des Potenzials Weltweites Einsparpotenzial energiebedingter CO 2 -Emissionen im 450 Policy Scenario im Vergleich zum Current Policies Scenario Quelle: IEA, World Energy Outlook 2010 Gt CO Reduktionspotenzial im Vergleich zum Current Policies Scenario % 48% Energie- effizienz Erneuerbare Energien IEA 450 Policy 3% Biomasse Scenario 8% Kernkraft % Kohlendioxidabscheidung (CCS) pt GF-SG 4

5 Erzeugungskapazität in Europa (EU 27) Verschiebung zu erneuerbaren Quellen installierte Erzeugungsleistung (GW) Quelle: IEA Electricity Information erneu uerbare Ene ergie thermis sche Erzeug gung Sonstige Wind Wasserkraft Kernenergie Gas Öl Kohle Ziel der Europäischen Union: > 30 % der elektrischen Energie aus erneuerbaren Quellen im Jahr 2020 pt GF-SG 5

6 Erneuerbare Energien in Europa Gegenwart und Ziele in Deutschland Zubau in MW Zubau installierte Leistung Wind in MW ierte Leistung install Zubau in MW Zubau installierte Leistung Photovoltaik installie erte Leistung in MW Quelle: Bundesverband Windenergie e.v. Quelle: Bundesverband Solarwirtschaft e.v., 2010 geschätzt Inst. Leistung Wind und Sonne Ende 2010: rund MW Last: MW MW Ziel: über 30% aus erneuerbaren Quellen im Jahr 2020 Stand Ende 2010: 17% (Wind: 6,2%, Photovoltaik: 2,0%) pt GF-SG 6

7 Grundlegende Veränderung des Erzeugungsmix Grundlegende d Veränderungen im System Standortferne Erzeugung in großen Einheiten Windenergie, insbesondere offshore Wasserkraft Alpen, Skandinavien Dezentrale Erzeugung g in kleinen Einheiten Photovoltaik Kraft-Wärme-Kopplung Volatile Erzeugung Windenergie Sonnenenergie Auswirkungen in allen Bereichen: Erzeugung, Übertragung, Verteilung und Anwendung, die letztlich zu einem grundlegend g anderen Systemdesign führen werden. pt GF-SG 7

8 Konsequenzen für die elek- trische Energieversorgung pt GF-SG 8

9 Umgestaltung des Erzeugungssektors Auswirkungen Treiber konv. Erzeugung Verteilung Übertragung Betriebsführung Anwendung Lastferne Erzeugung Ferntransporte Overlay- Netz/HGÜ Dezentrale Erzeugung Fernüberwachbarkeit und -steuerung der Verteilnetze Kommuni- kationsan- bindung Steuerung Volatile Erzeugung Teillast- fähigkeit Flexibilität Overlay- Netz/HGÜ überregionaler Aus- gleich Einbeziehung der Verbrauchsseite in die Steuerung Speicher Lastbeeinflussung pt GF-SG 9

10 Erneuerbare Energie aus volatilen Quellen Auswirkungen im Übertragungsnetz t Standortbindung: Quellen meist außerhalb der Verbrauchszentren Volatilität und hohe Dargebotsspitzen: Ausgleich von Last und Erzeugung wird schwieriger Konventionelle Kraftwerke als Backup Begrenzung des Beitrags erneuerbarer Energien Mischung unterschiedlicher Quellen verschiedene Arten verschiedene Regionen mehr Leistungs-Ferntransporte t t Beide Aspekte erhöhen den Übertragungsbedarf. pt GF-SG 10

11 Überregionaler Ausgleich erneuerbarer Quellen Desertec Quelle: Desertec Foundation pt GF-SG 11

12 Erneuerbare Energie aus volatilen Quellen Auswirkungen in den Verteilungsnetzen t Auswirkungen Größere Bandbreite an Betriebs- zuständen durch dez. Einspeisung Spannungshaltung in ländlichen Netzen zunehmend schwierig Erzeugungsanlagen müssen in Systemführung integriert werden U U nur Verbraucher mit dezentraler Einspeisung l Lösungsbeispiele Elektronischer Spannungsregler für Mittel- und Niederspannungng Schnell und flexibel Effizienz von fast 99% RTU für Sekundärverteilungsüberwachung pt GF-SG 12

13 Kurzfristiger Ausgleich von Last und Erzeugung Smart Grid und Smart Home wachsen zusammen Energie wird teurer Preisspreizung zwischen passendem und unpassendem Verbrauch wird zunehmen Nutzung verbrauchsseitiger Speicher Wärme und Klimatisierung Elektrofahrzeuge Allerdings Entscheidungshoheit beim Verbraucher Keine Komforteinbußen Automation Interdisziplinäre Herausforderung: Energietechnik, Gebäudeautomation, IKT, Verbraucherverhalten pt GF-SG 13

14 Der Weg zu Smart Grids traditio onelle Netze Zentrale Stromerzeugung Eine Lastflussrichtung Lastgeführter Erzeugungsbetrieb Top-down-Planung des Betriebs Betriebsplanung mit historischen Daten Smar rt Grids Zentrale und dezentrale Erzeugung Multi-direktionaler Lastfluss Verbrauch in Systemführung integriert Betriebsführung mit Echtzeitdaten pt GF-SG 14

15 Smart Grids Der Weg wird klarer Treiber Konsequenzen Starke Zunahme lastferner Erzeugung in großen Einheiten Starke Zunahme dezentraler Erzeugung Starke Zunahme fluktuierender Erzeugung Bedarf an Fernübertragungskapazität Neue Anforderungen an die Verteilnetze t Spannungshaltung Kapazität Schutzkonzepte t Überwachung, -steuerung Weitreichende Auswirkungen Diversifizierung Übertragungskapazität Lastbeeinflussung Speicherung Hohe Erzeugungsspitzen Speicherung in großem Umfang überfällig aktuell stark zunehmende Bedeutung Bedarf nach 2015 Bedarf nach 2020 pt GF-SG 15

16 Pilotprojekte Beispiele pt GF-SG 16

17 Beispiele für Smart-Grids-Pilotprojekte MEREGIO Minimum i Emission i REGIOn Entwicklung und Aufbau eines Systems mit fernauslesbaren Zählern, Fernsteuerung dezentraler Erzeugung, Kommunikationstechnik und Integration von Netzführungsund Abrechnungssystem in einem Verteilnetz der EnBW in Karlsruhe Optimierung der rotierenden Reserve bei hohem Anteil erneuerbarer Energie Reduktion der Übertragungsverluste Verbrauchsbeeinflussung durch Echtzeit- Preisinformationen Verbrauchsoptimierung durch Gebäudeautomation pt GF-SG 17

18 Beispiele für Smart-Grids-Pilotprojekte Netze für die Stromversorgung der Zukunft U Mitwirkende: ABB, RWE, Universität Dortmund, Consentec U U Gefördert vom Bundeswirtschaftsministerium nur Verbraucher mit dezentraler Einspeisung l Projektinhalt Analyse künftiger Verteilnetze und der ableitbaren Anforderung an Netzkomponenten Prototypentwicklung Demonstration künftiger Netzkonzepte Projektlaufzeit: Beispiel eines Ergebnisses: elektronischer Spannungsregler für Mittel- und Niederspannung pt GF-SG 18

19 Beispiele für Smart-Grids-Pilotprojekte Stockholm Royal Seaport Vision: weltweit beispielhaft nachhaltige Stadtteilentwicklung Ziele 2030: kein Einsatz fossiler Energieträger mehr, positive Klimaschutzbilanz 2020: jährliche CO 2 -Emissionen unter 1.5 t pro Person Schwerpunkte Energieeffizienz Umweltverträglicher Transport (Elektromobilität) pt GF-SG 19

20 Beispiele für Smart-Grids-Pilotprojekte Kooperation ABB T-Systems Idee: Flächendeckendes Angebot einer Kommunikations- Infrastruktur für Smart Metering und Smart Grids Kooperationsschwerpunkte Koordinierte Entwicklung der Komponenten für Smart Metering/Smart Home, um möglichst frühzeitig Mehrwert für Verbraucher bieten zu können Pilotprojekte mit Verteilnetzbetreibern, um Anwend- barkeit der Infrastruktur für Smart Grids zu prüfen Projektbeispiel: virtuelles Kraftwerk Wirtschaftlichkeitsanalyse Integration von dezentraler Erzeugung und Lastbeeinflussung in Leitsystem Einsatz einer im Rahmen der SmartGridCity-Initiative in Boulder (USA) entwickelten Softwarelösung pt GF-SG 20

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