Übersicht über BMU-Projekte zur Optimierung der Stromversorgung

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1 Übersicht über BMU-Projekte zur Optimierung der Stromversorgung Alexander Folz Wissenschaftlicher Mitarbeiter des PtJ am Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit Kontakt:

2 Ausgangslage 1. Ausbau EE: steigender Anteil variabler Erzeugung (v.a. Wind) deutliche Steigerung des EE-Stromanteils: 2000: 6 % 2008: 15 % Ziel der Bundesregierung: mindestens 30% im Jahr 2020 Nach 2020 soll der Anteil kontinuierlich weiter erhöht werden auf ca. 50% im Jahr

3 Änderungen der Windenergieeinspeisung 2008 in der Regelzone VE Transmission Mittlere installierte Leistung Windenergieanlagen MW Größter Anstieg/ Abfall über ¼ h Größter Anstieg/ Abfall über 60 min Größter Differenz zwischen Minimum und Maximum an einem Tag +485 MW -563 MW MW MW MW MW (Datenquelle: Vattenfall Europe Transmission, 3

4 Entwicklung der installierten Leistung erneuerbarer Energien in Deutschland Entwicklung inst. Leistung EE in DE 140 Fotovoltaik 120 Wind Offshore inst. Leistung [GW] ca. 50 GW geringste Last ca. 40 GW ca. 80 GW Höchstlast: ca. 75 GW Wind Onshore Biomasse Erdwärme 0 Wasserkraft Jahr (Datenquelle: Leitszenario 2009, S. 40) 4

5 Verlauf Strompreis (EEX) Strompreis Spotmarkt EEX Stunde Preis [ /MWh] Stunde Preis [ /MWh] Datenquelle: Alexander Folz Optimierung der Stromversorgung

6 Ausgangslage 1. Ausbau EE: - steigender Anteil variabler Erzeugung (v.a. Wind) 2. Altersstruktur der Netze und des Kraftwerksparks Modernisierungsbedarf, neuer Investitionszyklus steht an IEA (2008): rare window of opportunity 6

7 Ausgangslage Chance zur Realisierung eines modernen, zukunftsfähigen Energiesystems mit hohem Anteil erneuerbarer Energien 7

8 Modernisierung und Optimierung der Energiesysteme 1. Netzoptimierung und ausbau 2. flexible Erzeugung weniger unflexible Großkraftwerke, mehr Effizienz und Flexibilität 3. flexibler Verbrauch z.b. Lastmanagement, Speicher 4. Systemdienstleistungen durch EE z.b. Regelenergie, Blindleistung 5. flexibler Strommarkt 8

9 Aktivitäten des BMU rechtliche Maßnahmen/ EEG: z.b. Systemdienstleistungsbonus, Direktvermarktung, Ausgleichsmechanismus, Integrationsbonus F&E-Förderschwerpunkt: Optimierung der Energieversorgungssysteme/ Systemintegration : neue Projekte für knapp 40 Mio. 9

10 Ziele der F&E-Förderung allgemeines Ziel: Lösungen zur Schaffung von Energiesystemen mit hohem Anteil erneuerbarer Energien 10

11 Ziele der F&E-Förderung bedarfsgerechte Einspeisung/ Direktvermarktung EE flexibler Verbrauch Systemdienstleistungen durch EE (Blindleistungsbereitstellung, ) Vermeidung/ Beseitigung von Netzengpässen 11

12 F&E Schwerpunkte virtuelle Kraftwerke/ Kombikraftwerke Lastmanagement Elektromobilität zur Systemintegration EE EE-Speicherung Netzintegration von Offshore-Windparks Weiterentwicklung von EE-Anlagen und Systemkomponenten für Netzaufgaben (z.b. Wechselrichter zur Erbringung von Systemdienstleistungen) 12

13 Das E-Energy Programm Förderprogramm der Bundesregierung Ressortübergreifende Partnerschaft zwischen 6 Modellregionen, hervorgegangen aus Technologiewettbewerb (Mobilisierung von 140 Mio. Förder- & Eigenmittel) Laufzeit BMU-Projekte: Nov Okt Ziel: Optimierung der Energieversorgung durch den Einsatz moderner Informations- und Kommunikationstechnologien (IKT) Systemintegration EE/ smart grids Begleitforschung: Monitoring, Evaluation, Verbreitung der Ergebnisse und Netzwerkbildung 13

14 Bausteine von E-Energy Elektronischer Marktplatz mit neuen Marktrollen und Dienstleistungen sowie IKT-basiertem Geschäfts- und Rechtsverkehr zwischen den Marktteilnehmern Technikbetrieb mit weitgehend automatisierter Kontrolle, Steuerung und Regelung des technischen Gesamtsystems IKT-Verknüpfung von Marktplatz und Technikbetrieb, die eine digitale Interaktion von Geschäfts- und Technikbetrieb gewährleistet 14

15 Regenerative Modellregion Harz RegModHarz RegenerativKraftwerk Harz (RKWH) virtuelles Kraftwerk: Windpark (62 MW), Pumpspeicherwerk, weitere EE (Biogas, PV), steuerbare Lasten, Elektromobilität Verknüpfung über IKT elektronische Marktplattform Unterstützung des Netzbetriebs durch Systemdienstleistungen Ziel: Sicherstellung der Netzstabilität bei hohem Anteil EE, EE-Vollversorgung 15

16 Modellstadt Mannheim dezentraler Ansatz großer Feldtest: Verknüpfung von Energieerzeugern und -verbrauchern, u.a. PV, Mikro-BHKW, Kälteanlagen in Gewerbebetrieben sowie Haushaltsgeräte. IKT-gestützte Steuerung aller Teilnehmer (Breitband powerline) offene Plattform auf Basis einer Breitband- Powerline-Infrastruktur (elektronischer Marktplatz) unproblematisches Anschließen für dezentrale Energieanlagen Optimierung des technischen Netzbetriebs durch Verteilnetzbetreiber 16

17 Elektromobilität Nutzung der Batterie zur Systemintegration EE (z.b. Lastmanagement, EE- Zwischenspeicherung, Systemdienstleistungen) Fokus: Anbindung/ Nutzung der Batterien 17

18 Elektromobilität Elektrofahrzeuge können großen Beitrag zur EE- Systemintegration leisten: Beispielrechnungen: Elektrofahrzeuge am Netz entsprechen etwa der Leistung eines Atomkraftwerks (1 GW) (durchschnittliche Anschlussleistung: 5 kw) 10 Mio. E-Fzg. am Netz (ca. 1/5 aller zugelassenen Kfz in DE): Leistung: 50 GW, Speicherkapazität: 500 GWh (50 kwh je E-Fzg.) Zum Vergleich: Jahres-Höchstlast in DE ~ 75 GW Technologien zum gesteuerten Energieverbrauch (Elektrizität): Laden/ Entladen notwendig pro % Fahrleistung elektrisch ca. 1 TWh Bsp.: 1 Mio. Fahrzeuge in DE in 2020 entspricht ca. 0,3 % des Stromverbrauchs in DE in

19 Elektromobilität Projekte: - VW, Eon, et al.: - 20 Plug-in-Hybride - Batt. 10 kwh --> RW ~50 km - Laufzeit: Juli Juni Erweiterungen der e- energy-projekte (Aug Sept. 2011) Harz.EE-mobility - Einbindung in virtuelles Kraftwerk - BMW, Vattenfall, et al.: - 50 reine E-Fzg. (Mini E) - Batt. 35 kwh: --> RW ~ km - Laufzeit: Dez Ende Projekterweiterung geplant Future Fleet (Mannheim) - Firmenflotten 19

20 weitere F&E-Projekte im Bereich Systemintegration (Auswahl) Optimierung der Netzanbindung von Offshore-Windparks Potenzialstudie zu unterirdischen Pumpspeicherwerken Simulation zukünftiger Stromversorgungssysteme Multifunktionale PV-Wechselrichter zur Erbringung von Netzdienstleistungen 20

21 Weitere Informationen Jahresbericht 2008: pdf: Bestellung: Newsletter Homepage: Forschung auf Forschungsjahrbuch + CD mit Kurzbeschreibung aller geförderten Projekte, erhältlich bei PTJ und BINE oder 21

22 Weitere Informationen Alexander Folz Tel Dr. Klaus Korfhage Tel