SmartGrids Systemtechnologien Cleantech, visionäre Entwicklungen

Transkript

1 SmartGrids Systemtechnologien Cleantech, visionäre Entwicklungen 14. Sept 2011 Innovationstagung HSR Dr. Rainer Bacher Managing Director BACHER ENERGIE AG 5400 Baden

2 Übersicht SmartGrids Ausgangslage Warum SmartGrids? Was sind SmartGrids? SmartGrids und die Schweiz Stromsystem als Teil des Energiesystems Schweiz: Heute Zukunft: Die neue Energiepolitik Schweiz Fazit 2

3 Ausgangslage: Klimawandel und Kernkraft Die grösste Herausforderung ist heutzutage die markante Reduktion des Ausstosses von Treibhausgasen sowie «Kernkraft als Übergangslösung» Grösste Herausforderungen Markanter Klimawandel & KKW bis 2040 Anstieg des Stromverbrauchs Hoher Standard der Versorgungssicherheit Wirtschafts-Anspruch auf tiefe Kosten Strategien / Ziele Signifikante Reduktion der Emission von Treibhausgasen Sichere, effizienzsteigernde Energiesysteme und -netze Nutzung neuester Technologien Die Lösung im Strombereich Massive Stromerzeugung mit erneuerbaren Energien Flexibilisierter Stromkonsum mit Speichern Neue, intelligente Netz-Systeme 3

4 SmartGrids SmartGrids Das neue Energiesystem mit Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien, flexiblen Energieverbrauchern, neuen Netzstrukturen, optimierter Steuerung aller Energieträger, Elektroautos GPS Gross- Wasserkraft Solarthermisch Klein- Wasserkraft FACDS Biomasse Wind PV HVDC IKT / Modelle Micro- Grids Elektroautos H2-Autos Kabel KWK Brennstoffzellen Verbrauchs- Anreize Wärmespeicher SMES Quelle: SmartGrids European Technology Platform (SG ETP)

5 Was ist ein SmartGrid? Ein SmartGrid erlaubt den am Stromnetz angeschlossenen Nutzern (Erzeuger, Konsumenten) einen aktiven Einfluss auf ein sicheres, nachhaltiges und wirtschaftliches Stromsystem. Strom ist im Fokus. Der Ersatz der anderen Energie- Bedürfnisse (Wärme, Mobilität) durch Strom ist von aber zentraler Bedeutung. Das Ziel ist ein nachhaltiges, wirtschaftliches und sicheres Energiesystem mit einem starken Stromsystem und dem aktiven Konsumenten im Zentrum.

6 Übersicht SmartGrids Ausgangslage Warum SmartGrids? Was sind SmartGrids? SmartGrids und die Schweiz Strom- und Energie: Schweiz Heute Die neue Energiepolitik Schweiz Strom und Energie: Schweiz 2050 Fazit 8

7 Vergangenheit: Endenergieverbrauch CH 1950 bis 2010 Der Stromverbrauch heute ist ca. 24% des Gesamtenergieverbrauchs Quelle: BFE 9

8 Zukunft: Swisscleantech-Studie: Energieverbrauch und Stromerzeugung CO2: 2020: 20% CO2 reduction 2050: 1t CO2 Emissionen / Kopf Strom 2035: Substitution Kernkraft durch Erneuerbare (PV) 2050+: Substitution Stromimporte durch lokale Erneuerbare 11

9 Holz/Kohle/Abfälle ohöl Energieflüsse Schweiz 2009 SmartGrids sollen das Zusammenspiel aller Energieträger optimieren (minimale Kosten, optimale Effizienz, minimaler CO 2 Ausstoss, Jederzeitige Verfügbarkeit; Jederzeitige Versorgungssicherheit) HH Erdöl Ind DL Gas KKW Fernwärme Stromimport Eigenverbr. Verkehr Wasser Ern. Energ. Stromexport (Quelle: BFE) Rest 13

10 Stromflüsse Schweiz 2009 (Quelle: BFE) Jahr 2009 Winterhalbjahr 2009 SmartGrids sollen dafür sorgen, dass auch im Winterhalbjahr die sichere Stromversorgung zu vernünftigen Preisen sichergestellt ist. Grosse Speicher in den Alpen kombiniert mit Stromimport könnte die Lösung sein. 14

11 Strom-Tageserzeugung und verbrauch : Die Verteilnetze sind gebaut für die Belastung um 18h, Dezember (11 GW) SmartGrids sollen dafür sorgen, dass auch im Winter um 18h ohne Sonneneinstrahlung genügend Leistung vorhanden ist. WKK (Wärme und Strom kombiniert) könnte die Spitzenlast-Probleme lösen. 15

12 Im Vergleich dazu: Die Situation im Sommer 2009: Die Sommerbelastung um 13h liegt bei NUR 8GW Fragestellung: Wie stark sind die Verteilnetze 2050 belastet und zwar im Juli am Mittag? SmartGrids sollen dafür sorgen, dass auch im Sommer um 12h bei sehr viel Sonneneinstrahlung die Netze vollumfänglich funktionieren. Der intelligente Einsatz von neuen Speichern (stationäre Batterien) könnte die Probleme lösen. 16

13 (1/3) Stromnetze und ebenen: Übertragungsnetz CH SmartGrids sollen dafür sorgen, dass der Windstrom im Norden Europas zur Versorgung der Schweiz sicher genutzt werden kann. der Strom der Alpenkraftwerke voll genutzt werden kann. auch Ausfälle nicht zu Blackouts führen die flexiblen Speicher in den Alpen jederzeit und überall die Strombilanz ausgleichen können (Sommer - Winterausgleich) 17

14 (2/3) Stromnetze und ebenen: Verteilnetze CH SmartGrids sollen dafür sorgen, dass die Netze zeitlich ausgeglichen ausgelastet und ohne Ausbau pro kwh günstiger werden. auch lokal und jederzeit die Strombilanzierung ( Verbrauch folgt der Erzeugung ) möglich ist. die Solar/Windstromerzeugung ohne Netzüberlastung eingespeist werden kann Elektroautos rechtzeitig aufgeladen werden Verteilnetze 18

15 (3/3) Das intelligente 400 V Netz ein aktuelles CH Pilotprojekt SmartGrids sollen dafür sorgen, dass Stromkonsumenten Netzprobleme (Spannung, Strom, Frequenz) unsichtbar dezentral, aber 11kV gut koordiniert beseitigen helfen können. Preis- und Qualitätssensitiv einkaufen können: Strom / Energie zu bekannter Qualität Dienste für die eigenen Bedürfnisse (Wärme/Kälte, Kommunikation, Wissen, Mahlzeiten, Sauberkeit) Pilot-Haushalte Messung (U, I, P, Q): «Grid» Messung (U, t abs ): «Plugs» Messung (U, I, t abs ): «Grid» 19

16 Übersicht SmartGrids Ausgangslage Warum SmartGrids? Was sind SmartGrids? SmartGrids und die Schweiz Stromsystem als Teil des Energiesystems Schweiz Die neue Energiepolitik Schweiz Fazit 20

17 Fazit SMARTGRIDS sind nicht nur neue Übertragungsleitungen oder Kabel sind nicht nur Technologie-getriebene Netze für ein modernes Energiesystem Was wäre OHNE SMARTGRIDS? Wir hätten ein Energie- und Stromsystem 1. mit einer technisch limitierten Anzahl Erneuerbare Energie Kraftwerke 2. mit einer technisch limitierten Übertragungsdistanz für Windstrom 3. mit einer limitierten Anzahl Elektroautos 4. mit Konsumenten mit wenig Anreizen für einen bewussten Umgang mit Energie 5. mit einer viel zu schwachen Absenkung des CO 2 Ausstosses. 6. mit einem weiterhin stark gegebenem Bedarf an Gross-KW wie KKW. 3 Nur mit SMARTGRIDS können wir die 2050-Energieziele erreichen. 3 Mit SmartGrids wird sich der Konsument aktiv an der Energiezukunft beteiligen können. 21