100% Erneuerbare Energien für Deutschland in jeder Region und zu jeder Zeit

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1 100% Erneuerbare Energien für Deutschland in jeder Region und zu jeder Zeit Prof. Dr. Eberhard Waffenschmidt 31.Mai 2017, Aachen Mittwochswerkstatt des SFV und der ev. Kirche Dank an: M. Kristuf, D. Körber, S. Schaefer, A. Ait Benomar, A. Lenz

2 Nachhaltige Nutzung von Energie Größte Herausforderung unserer Zeit Wechsel zu 100% Erneuerbaren Energien ist die einzige Lösung 2

3 100% Erneuerbare Energien sind möglich Energiequellen Solarenergie Windenergie Wasserkraft Geothermie Biomase Zukünftiges Angebot Einsparungen Elektrische Energie Verkehr Wärme Solar-Strom Solar-Thermie Windkraft Wasserkraft Geothermie Bio-Wertstoffe Verluste El.Anwendungen Verkehr Prozess-Hitze Wärme Einsparungen Zukünftiger Bedarf Infos unter: Energie / Mrd kwh 3

4 Germany as Weltmeister 4

5 Entwicklung in Deutschland Demand? Energy per year/ TWh Time t / Years Source: BMU, AGBE 5 S.5

6 Bürger-Energiewende 6

7 Einbeziehung der Bürger 7

8 Finanzielle Aspkte 8

9 Geschwindigkeit 9

10 Erneuerbare sind dezentral: 100% Erneuerbare Energie Regionen 10

11 Wie Politiker über Erneuerbare denken 11 Land of eternal darkness Land without wind

12 Examples Wilpoldsried 12

13 Blackout Ganz Europa ist vom Blackout betroffen ganz Europa? Nein! Ein von unbeugsamen Energieaktivisten bevölkertes Dorf hört nicht auf, der Dunkelheit Widerstand zu leisten. Und es werden mehr! Bildquelle: 13

14 Zellulares Netz 14

15 Stromnetz mit dezentraler Einspeisung 15

16 Zellulare Netze Zellen Autarke Zellen Bottom-up-Ansatz Schwarm-Regelung Verteilnetz Stadtgebiet Verteilnetz Übertragungsnetz Verteilnetz Verteilnetz 16

17 Regelung Autarke Zelle Generation Primärregelung Speicherung Virtuelle Masse Solarenergie Windkraft Bioenergie Wasserkraft Krisenmanagement Organisation Kurzschluss Blackstartfähig Rechtlich Wirtschaftlich 17

18 Ausgleich von Einspeisung und Verbrauch 18

19 Dezentrale Speicher Viele Speicher- Technologien Regelbare Erzeugung Ausgleich von Erzeugungsformen Lastmanagement Ausgleich über Distanz 19

20 Kombination von Solar und Wind 20

21 Ergänzung der Energieformen Rel. Energieerzeugung 12% 10% 8% 6% 4% 2% Energieerzeugung bezogen auf Jahresenergieertrag Photovoltaik (25%) Wind (75%) Bedarf 0% Jan Feb Mär Apr Mai Jun Jul Aug Sep Okt Nov Dez V. Quaschning, 2000 [1] 21

22 Lastmanagement 22

23 Anpassung an Verbrauch: Kombikraftwerk 23

24 Energieflüsse 24

25 Prognose von Energieflüssen Übertragungsnetz-Betreiber Amprion 2012: Prognose für 2020? Quelle: K. Kleinekorte, Amprion, Vortrag FH-Köln,

26 Öffentlich verfügbare Messdaten Für Deutschland, ein Jahr 2011 Örtliche Auflösung: Regierungsbezirke Zeitliche Auflösung: 15 min Daten für Photovoltaik Wind Wasserkraft Bioenergie Verbrauch 26

27 Benutzer-Interface Skalierung der Eingangsdaten Nach Regierungsbezirken Bundesländern Gesamt- Deutschland Darstellungsintervall 15min Täglich Monatlich Jährlich 27

28 Leistungsflüsse Ideale Verbindung zwischen Regionen Optimierung: Quadratische Straf - Funktion => Methode nach Kontenpotentialverfahren Für jeden Zeitschritt 15min Grafische Darstellung Einfaches Speichermodell integriert 28

29 Downloads Software: als EXE-File Daten: Als MatLab und ASCII-Dateien Link: 29

30 Erste Ergebnisse Bisher nur qualitative Ergebnisse Faktor 5 (bezogen auf 2011) notwendig für 100% Szenario Einsatz von Speichern: Reduziert Leitungsbedarf Betriebsweise von Speichern: Lokale Autarkie als Priorität ist sub-optimal 30

31 Kontakt Prof. Dr. Eberhard Waffenschmidt Professur Elektrische Netze CIRE - Cologne Institute for Renewable Energy Technische Hochschule Köln Betzdorferstraße 2, Köln, Tel eberhard.waffenschmidt@th-koeln.de Solarenergie-Förderverein Deutschland e.v. (SFV) 1. Vorsitzender 31