Gesucht: große Leitungen und Speicher Gefunden: im Gasnetz Unser Erdgasnetz als Energiespeicher

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1 Gesucht: große Leitungen und Speicher Gefunden: im Gasnetz Unser Erdgasnetz als Energiespeicher Prof. Dr.-Ing. Michael Sterner Regenerative Energien Mittelbaden ev Mösbach

2 Inhalt 1) Herausforderung leistungsautarke Energiewende 2) Ausgleichsmaßnahmen für Fluktuationen A) Flexible Verstromung / Flexibler Verbrauch B) Stromnetzausbau C) Speicher 3) Die Technologie Power-to-Gas A) Funktion, Wirkungsgrade, Kosten B) Status quo in Forschung & Entwicklung C) Gasmobilität 4) Synergien zwischen Strom- und Gasnetzen 5) Zusammenfassung

3 CO 2 Emissionen pro Kopf 2 Grad Ziel ist zu erreichen Kostet Geld Kostet Lebensraum 1999 Quelle: WBGU, 2009

4 Unterirdisch Anfang und Ende des fossilen Zeitalters vereinfachte Darstellung unsere Energieversorgung wird wieder rein regenerativ und damit oberirdisch Einzelne Quellen Energieeffizienz Alle fossilen Quellen Verbrauch Wind Solar Wind Solar Wasser Biomasse Wasser Biomasse Zeit Oberirdisch Oberirdisch

5 Einfache Fragen zur Energieversorgung gestern und morgen: Woher kam unsere Energie vor Jahren? Vom Land Woher kommt sie heute? Größtenteils aus Russland, Norwegen, Saudi-Arabien, Iran, Lybien, etc. Woher kommt sie in Zukunft? Wieder vom Land Unterschied zu gestern: heute haben wir große Städte mitzuversorgen Strom: Wärme: Verkehr: Leistungsautark vs. Energieautark Größte Chance auf regionale Autarkie Massive Abhängigkeit von nicht-heimischer, fossiler Energie

6 Optionen für eine emissionsarme Energieversorgung Die Energie-Ernährungspyramide Quelle: Sterner, 2009

7 Fundamentaler Unterschied: erneuerbarer Strom und konventioneller Strom Nur 1/3 der Primärenergie wird gebrauch um denselben Strom herzustellen Quelle: Sterner, 2009

8 Solarenergie in Deutschland Süddeutschland guter Standort Energie kommt je Anlage in 2-3 Jahren zurück Energie kommt je Anlage in 2-3 Jahren zurück Mittlere Jahressumme der Sonneneinstrahlung Verteilung der installierten Photovoltaik Leistung in Deutschland Quelle: Saint-Drenan, 2010; Stand 11/2010

9 Neue Technologieentwicklungen (höhere Höhen) erschließen größeres Potential (z.b. Windkraftanlagen im Wald) Energie kommt je Anlage in 3-9 Monaten zurück Lärmemissionen minimal

10 Regionale Energiewende: Keyplayer Stadtwerke Mittelabfluss aus der Region für Strombeschaffung Quelle:

11 Ziel der SUN für 2025: 85% erneuerbare Energien aus der Region plus regionale Gaskraftwerke und Reststromimport Quelle: SUN ENERGIEWENDE IN NORDHESSEN Folie Juni 2011

12 Regionale Stromerzeugung kann bis zu 300 Mio. in der Region halten Quelle: Umsetzung Erstellung des region. Energiekonzepts Werbung für Akzeptanz für den Ausbau der Windenergie Entwicklung von Modellen zur Bürgerbeteiligung Standortsuche und Projektentwicklung für 20 bis 30 Windparks in der Region Werbung um politischen Konsens zum Wohle der Bürger in der Region

13 Prinzipielle Entwicklung des Energiebedarfs Erneuerbarer Strom wird zur Primärenergie all-electric-world Heute 2050 Bedarf und neue Verbindungen STROM STROM WÄRME EE-Gas WÄRME VERKEHR VERKEHR Wärmepumpen, Elektromobilität, EE-Gas

14 Langfristszenarien 2010 als Beispiel: Wind als tragende Säule Leistung vs. Energie Bruttostromerzeugung [TWh/a] Installierte Leistung [GW]

15 Transformation zu Inverter-dominierten Systemen EE sollen Systemstabilität übernehmen Inverter im Regelleistungsmarkt = ~

16 Weiterer EE-Ausbau erfordert flexiblen Kraftwerkspark und weitgehende Ausgleichsmaßnahmen (Netzausbau, Lastmanagement, Speicher) Nationaler Aktionsplan erneuerbare Energien: % EE-Anteil

17 Inhalt 1) Herausforderung leistungsautarke Energiewende 2) Ausgleichsmaßnahmen für Fluktuationen A) Flexible Verstromung / Flexibler Verbrauch B) Stromnetzausbau C) Speicher 3) Die Technologie Power-to-Gas A) Funktion, Wirkungsgrade, Kosten B) Status quo in Forschung & Entwicklung C) Gasmobilität 4) Synergien zwischen Strom- und Gasnetzen 5) Zusammenfassung

18 Ausgleichsmaßnahmen für Fluktuationen Prioritäten Erzeugungs- und Lastmanagement Flexible Kraftwerke (Gas, Biogas) Flexibler Verbrauch Transport Netzausbau Europäisches Netz für Strom und Gas 1 2 Speicher Kurzzeit (Tage): Pumpspeicher, Druckluft, Batterien Langzeit (Saisonal): 1. (Pump)Speicher in Skandinavien, 2. Wind / Solarstrom im Gasnetz als erneuerbares Gas (Methan, Wasserstoff) 3

19 100 Einspeisung erneuerbarer Energien ein Szenario für 2020 g g g p p Geothermie Holz-/Müll-HKW Wasserkraft Onshore-Wind Offshore-Wind Photovoltaik Last Import/Export Leistung (GW) /09 25/09 26/09 27/09 28/09 29/09 30/09 01/10 02/10 03/10 04/10 05/10 06/10 07/10 08/10 Tag/Monat Quelle: Nitsch et al, 2011, Langfristszenarien 2011, in Bearbeitung

20 80 Residuallast und mögliches Lastmanagement ein Szenario für 2020 g residuale Last E-Kfz Wärmepumpen residuale Last DSM-Haushalt Klimatisierung E-Kfz Wärmepumpen Leistung (GW) /09 25/09 26/09 27/09 28/09 29/09 30/09 01/10 02/10 03/10 04/10 05/10 06/10 07/10 08/10 Tag Quelle: Nitsch et al, 2011, Langfristszenarien 2011, in Bearbeitung

21 Leistung (GW) Analyse der Lastdeckung Anforderung an konv. Kraftwerke ein Szenario für 2020 g g Elektrolyse Überschüsse Kernkraft Braunkohle HKW-KWK Erdg.-/Biom.-BHKW Biogas Steinkohle Erdgas PSW-Turbine Residuallast PSW-Pumpe /09 25/09 26/09 27/09 28/09 29/09 30/09 01/10 02/10 03/10 04/10 05/10 06/10 07/10 08/10 Tag Quelle: Nitsch et al, 2011, Langfristszenarien 2011, in Bearbeitung

22 100 Einspeisung erneuerbarer Energien ein Szenario für 2030 g g g p p Geothermie Holz-/Müll-HKW Wasserkraft Onshore-Wind Offshore-Wind Photovoltaik Last Import/Export Leistung (GW) /09 25/09 26/09 27/09 28/09 29/09 30/09 01/10 02/10 03/10 04/10 05/10 06/10 07/10 08/10 Tag/Monat Quelle: Nitsch et al, 2011, Langfristszenarien 2011, in Bearbeitung

23 80 Residuallast und mögliches Lastmanagement ein Szenario für 2030 g residuale Last E-Kfz Wärmepumpen residuale Last DSM-Haushalt Klimatisierung E-Kfz Wärmepumpen Leistung (GW) /09 25/09 26/09 27/09 28/09 29/09 30/09 01/10 02/10 03/10 04/10 05/10 06/10 07/10 08/10 Tag Quelle: Nitsch et al, 2011, Langfristszenarien 2011, in Bearbeitung

24 Leistung (GW) Analyse der Lastdeckung Anforderung an konv. Kraftwerke gein g Szenario für 2030 Elektrolyse Überschüsse Kernkraft Braunkohle HKW-KWK Erdg.-/Biom.-BHKW Biogas Steinkohle Erdgas PSW-Turbine Residuallast PSW-Pumpe /09 25/09 26/09 27/09 28/09 29/09 30/09 01/10 02/10 03/10 04/10 05/10 06/10 07/10 08/10 Tag Quelle: Nitsch et al, 2011, Langfristszenarien 2011, in Bearbeitung

25 Inhalt 1) Herausforderung leistungsautarke Energiewende 2) Ausgleichsmaßnahmen für Fluktuationen A) Flexible Verstromung / Flexibler Verbrauch B) Stromnetzausbau C) Speicher 3) Die Technologie Power-to-Gas A) Funktion, Wirkungsgrade, Kosten B) Status quo in Forschung & Entwicklung C) Gasmobilität 4) Synergien zwischen Strom- und Gasnetzen 5) Zusammenfassung

26 Integration von Wind im Verteilnetz Bekannte Planung weitere 15 MW Unbekannte Planungen 2 x 1,5 MW 2 x 2 MW 2 x 3 MW Zusage 110-kV-Kabel 20-kV A-Strang Bau einer Wind-UA? 20-kV Verbindung Vorhandene Umspannanlage 20-kV B-Strang Quelle: Groß, VNB Rhein-Main-Neckar 2011 Weitere Anfrage 2 x 3 MW

27 Netzausbau elementar, aber nicht die finale Lösung - was lokal hergestellt und verbraucht wird, muss nicht transportiert werden Windenergie Windenergie in Planung Photovoltaik- / Bioenergieanlagen Engpass Ballungszentrum Übertragungsnetz 2000 km (ca. 5% dazu), umgesetzt 90 km Verteilnetz PV: NetzUMbau; Wind: Netzplanung Quelle: Ahmels, 2011, eigene Ergänzungen

28 Inhalt 1) Herausforderung leistungsautarke Energiewende 2) Ausgleichsmaßnahmen für Fluktuationen A) Flexible Verstromung / Flexibler Verbrauch B) Stromnetzausbau C) Speicher 3) Die Technologie Power-to-Gas A) Funktion, Wirkungsgrade, Kosten B) Status quo in Forschung & Entwicklung C) Gasmobilität 4) Synergien zwischen Strom- und Gasnetzen 5) Zusammenfassung

29 Der größte Energiespeicher Deutschlands: Unser Wald! Funktionen des Waldes: Wirtschaftsgut und Kulturgut Aufwuchs des Waldes: Naturverjüngung (natürlich) und / oder Anpflanzung (künstlich) Gesetzlicher Vorrang Wald vor Wild : Mangelhafte Jagd Überpopulation von Rotwild Folge Wildverbiss = Biomasseverlust Ausgewogenes Wald-Wild-Verhältnis notwendig Wald in Bayern Fläche: 2,56 Mio. Hektar Zuwachs: 1 m³ Festmeter Holz pro Sekunde Grobe Aufteilung: 1/3 Hartholz (z.b. Buche) und 2/3 Weichholz (z.b. Fichte) Energieäquivalent: ca Mio. Litern Heizöl im Jahr (= jährlicher Heizölverbrauch Bayerns ca Mio. Litern) Gegenwert von ca Mio. EUR (bei 85 EUR / 100 l Heizöl) Zuwachs entspricht einer Leistung von ca MW Der Wald ist Bayerns größter Speicher Jedes Prozent Zuwachs stellt ein großes nachhalt. Potential für die Energiewende dar Jedes Prozent vermiedener Zuwachs einen großen volkswirtschaftlichen Schaden

30 Einflussgrößen auf den Speicherbedarf - schematische Darstellung Geschwindigkeit EE-Ausbau Must-run (Netzstabilität, KWK) derzeit 10 GW

31 Einflussgrößen auf den Speicherbedarf - schematische Darstellung Geschwindigkeit EE-Ausbau Must-run (Netzstabilität, KWK) derzeit 10 GW Flexible Erzeugung Flexibler Kraftwerkspark Flexibler Verbrauch Lastverschiebung Netzausbau und Kuppelleistungen Speicherbedarf = Überdeckung / Unterdeckung von Residuallast nach Abwägung aller vorrangingen Ausgleichsmaßnahmen Benchmark Überschuss: Benchmark Defizit: Abregeln Gasturbine

32 Relevante Überschüsse ab 50-70% EE-Anteil zu erwarten bei idealem Netzausbau und keinem Import / Export Energie [TWh] Leistung [GW] Stundenausgleich Tagesausgleich Wochenausgleich Monatsausgleich Jahresausgleich Quelle: Nitsch et al, 2011, Langfristszenarien 2011, in Bearbeitung

33 Kurzzeitspeicher Pumpspeicher für Ausgleich der Photovoltaik Etabilert, kostengünstig, aber Potential begrenzt 1,4 GW über 9 Stunden

34 Elektromobilität: Doppelnutzen Mobilität und lokale Speicherung (Autarkie) Effizient, aber teuer und Potential begrenzt 42 GW über 10 Stunden

35 Gesucht: Gefunden: Dicke Leitungen und große Speicher Im Gasnetz Überbrückung von Monaten 24 GW th über 2,5 Monate

36 Rein regenerative Energieversorgung hat sehr großen Speicherbedarf trotz idealem Netzausbau, Energiemanagement und Pumpspeichern Residuallast nach allen Verbrauchern und Lastmanagement und PSW (Meteo-Jahr 2007) Defizite: 62 TWh Überschüsse: TWh 20 0 Residuallast (GW) Pumpspeicher Norwegen (Theorie) Überschüsse: TWh Defizite: 62.1 TWh Minimale Residuallast: GW Maximale Residuallast 54.1 GW Kapazität und Leistung Gasspeicher heute -120 Jan Feb Mar Apr May Jun Jul Aug Sep Oct Nov Dec Monat 42 Mio. E-KFZ (Theorie) Kapazität und Leistung Pumpspeicher heute Fraunhofer IWES 2010 Defizite (Last > EE-Einspeisung) Überschüsse (EE-Einspeisung > Last) Gasspeicher haben die 1500 bis 3000-fache Kapazität aller Pumpspeicher (bei η GT,GuD = 28-55%) Quelle: IWES-Berechnungen für UBA Energieziel 100% Strom aus EE

37 Inhalt 1) Herausforderung leistungsautarke Energiewende 2) Ausgleichsmaßnahmen für Fluktuationen A) Flexible Verstromung / Flexibler Verbrauch B) Stromnetzausbau C) Speicher 3) Die Technologie Power-to-Gas A) Funktion, Wirkungsgrade, Kosten B) Status quo in Forschung & Entwicklung C) Gasmobilität 4) Synergien zwischen Strom- und Gasnetzen 5) Zusammenfassung

38 Wie speichert die Natur Energie über lange Zeiträume? IWES, 2010 Chem. Energie (fossil, bio) Effizienz: ca. 1% Energiespeicherung Kernprozess: 1) Spalten von Wasser 2) H 2 reagiert mit CO 2

39 Erneuerbares Gas Power-to-Gas Energiespeicherung durch Kopplung von Strom- und Gasnetz Technische Nachbildung der Photosynthese Quelle: Quelle: Sterner, Sterner, Specht Specht et al, 2010 et al, 2010

40 Langzeitspeicherung: Wasserstoff vs. Methan (H 2 vs. CH 4 ) Wirkungsgrad - der Herstellung - der Verstromung Infrastruktur - Strom - Wärme - Verkehr Energiedichte = Platzbedarf für Speicher H 2 CH % gleich Zusatzgas - limitiert - limitiert - nicht kompatibel Transformations-Kosten Einspeicherung Strom-H 2 Speicherung Ausspeicherung H 2 -Strom Transport / Pipelines Quelle: Nitsch, Sterner, et al, BMU Langfristszenarien % gleich Austauschgas - kompatibel - kompatibel - kompatibel 10 MJ / Nm³ 33 MJ / Nm³ H 2 -Einspeisegrenzen derzeit: 2% Fahrzeuge 1% Gaskraftwerke 0,5% Messinstrumente Speicher unbekannt Nur Einspeicherung

41 Wirkungsgrade von Power-to-Gas 2/3 1/3 1/2 vs. Norwegische Pumpspeicher mit 65-68% (75% vor Ort % Verlust durch Stromtransport) vs. 0% durch Abregelung oder vs. effizientere aber kapazitätslimitierte Speicheralternativen Quelle: Sterner, Jentsch, 2011

42 In Deutschland gibt es ausreichend biogenes CO 2 Nachhaltiges CO 2 nicht der Bottleneck, sondern die Stromquelle

43 Gestehungskosten für EE-Gas in Relation zu Volllaststunden Jahr 2020 Invest 1200 / kw η = 55% Gestehungskosten SNG Windgas: Break Even 220 US-$ / Barrel Quelle: Jentsch, Sterner, 2010

44 Inhalt 1) Herausforderung leistungsautarke Energiewende 2) Ausgleichsmaßnahmen für Fluktuationen A) Flexible Verstromung / Flexibler Verbrauch B) Stromnetzausbau C) Speicher 3) Die Technologie Power-to-Gas A) Funktion, Wirkungsgrade, Kosten B) Status quo in Forschung & Entwicklung C) Gasmobilität 4) Synergien zwischen Strom- und Gasnetzen 5) Zusammenfassung

45 Entwicklungsstand Power-to-Gas Quelle: Linke (E-ON), 2012

46 Entwicklungsstand Power-to-Gas chemisch - Methan - Erste Pilotanlage am ZSW Stuttgart von Solar Fuel Technology GmbH 25 kw-pilot-anlage: läuft Experimente mit Biogas 250 kw-forschungs-anlage: Im Aufbau Projekt: Power-to-Gas ZSW: Verfahrenstechnik IWES: Elektrotechnik, VWL SolarFuel: BWL Förderung: Quellen: SolarFuel 2009, Specht, Waldstein, Sterner et al., 2009

47 Entwicklungsstand Power-to-Gas chemisch - Methan - Erste industrielle Anlage in Werlte, Emsland von Audi, SolarFuel 4 WKA à 3.6 MW el Quelle: Audi 2011 Elektromobilität 6,3 MW-Industrie-Anlage - Input: 26 GWh Windstrom 2800 t / a CO 2 - Output: 1000 t / a SNG - Wirkungsgrad: 54%, 4300 VLh - Nutzen: 1500 T-CNG Fahrzeuge und Integration von Wind - Baubeginn: Lead: Audi, SolarFuel - Partner: EWE, (ZSW, IWES)

48 Entwicklungsstand Power-to-Gas biologisch - Methan - Erste Pilotanlage an der TU Wien von Green Thitan / Dr. Krajete Kernprozess: Methanogenese (Stoffwechsel von Archaea Mikroorganismen) mild (1 bar, 65 o C), selektiv (unempfindlich ggü. Verunreinigungen, kompatibel mit verschiedenen CO 2 Quellen), robust, schnell (> 15 m 3 Methan in 1 m 3 Reaktionsvolumen) CO 2 Langsam Komplex Kraftstoff (0.1 kg in 1 m 3 pro h) Schnell Bypass (10 70 kg Kraftstoff in 1 m 3 x h) 4. Generation Biokraftstoffe Direkte Kraftstoff-Synthese Quelle: Krajete, 2011

49 Inhalt 1) Herausforderung leistungsautarke Energiewende 2) Ausgleichsmaßnahmen für Fluktuationen A) Flexible Verstromung / Flexibler Verbrauch B) Stromnetzausbau C) Speicher 3) Die Technologie Power-to-Gas A) Funktion, Wirkungsgrade, Kosten B) Status quo in Forschung & Entwicklung C) Gasmobilität 4) Synergien zwischen Strom- und Gasnetzen 5) Zusammenfassung

50 Welche Leistung liegt ständig an den deutschen Tankstellen an? 170 Mio l Benzin / Tag = 64 GW!!! (Irene kontrolliert gerade einen Leistungsfluss von 16 MW: Energieinhalt Benzin: 9 kwh/l = 32 MJ/l Durchflussmenge: 0,5 l/s) Elektrisches Äquivalent von Haushalten (a 500 W Mittelwert)!!! Diese Leistung wird typischerweise bei kv transportiert Quelle: Siemens, 2011

51 Elektromobilität Effizienzsprung Faktor 3-4 aber nur mit erneuerbaren Energien Quelle: Sterner, 2009

52 Elektromobilität Effizienzsprung Faktor 3-4 aber nur mit erneuerbarem Strom Individualverkehr: E-Autos E-Zweirad / E-Bike Öffentlicher Transport: Trams und Busse Langstrecken: Elektrische Eisenbahnen

53 Biokraftstoffe und Wind- und Solarkraftstoffe Hektarertrag für regenerativen Kraftstoff in t Benzin-Äquivalente Größter Vorteil von Windkraftstoff: kombinierte Energie- und Landwirtschaft Quelle: IWES 2011, FNR 2011, DESTATIS 2011

54 Power-to-Gas Power-to-Liquid Energiespeicherung durch Kopplung der Energienetze Strom, Gas, Kraftstoff

55 Inhalt 1) Herausforderung leistungsautarke Energiewende 2) Ausgleichsmaßnahmen für Fluktuationen A) Flexible Verstromung / Flexibler Verbrauch B) Stromnetzausbau C) Speicher 3) Die Technologie Power-to-Gas A) Funktion, Wirkungsgrade, Kosten B) Status quo in Forschung & Entwicklung C) Gasmobilität 4) Synergien zwischen Strom- und Gasnetzen 5) Zusammenfassung

56 Power-to-Gas Vorzüge der Energienetze kombinieren Stromnetz Gasnetz Übertragungskapazität Einstellige GW Zweistellige GW 0,04 TWh el Speicherkapazität 220 TWh th + Netze Vor- und Nachteile + Hochwertige Energie Hochpreisige Energie - Strom kaum speicherbar + Direkte Nutzung hocheffizient - AC-Übertraggsverl. 3-10% / 1000km + universeller Energieträger Niedrigpreisige Energie + große Speicher - Umwandlungsverluste hoch - Übertragungsverluste 0,5% / 1000 km Quelle: IWES, 2011

57 Netzausbau Strom vs. Gas Pipeline nach Belgien/UK (WEDAL Bau) Frühjahr Quelle: Bauer, Wingas Transport 2011

58 Netzausbau Strom vs. Gas Pipeline nach Belgien/UK (WEDAL Bau) Energietransport Gaspipeline Faktor 10 größer als Energietransport Stromtrasse Herbst Quelle: Bauer, Wingas Transport 2011

59 Inhalt 1) Herausforderung leistungsautarke Energiewende 2) Ausgleichsmaßnahmen für Fluktuationen A) Flexible Verstromung / Flexibler Verbrauch B) Stromnetzausbau C) Speicher 3) Die Technologie Power-to-Gas A) Funktion, Wirkungsgrade, Kosten B) Status quo in Forschung & Entwicklung C) Gasmobilität 4) Synergien zwischen Strom- und Gasnetzen 5) Zusammenfassung

60 Die Kopplung der Energienetze Strom / Gas / Wärme ist ein Eckpfeiler der Energiewende Konventionelle Energieversorgung beruht weitgehend auf chemischen Energieträgern, die über Solarenergie Biomasse p, T erzeugt wurden günstigste/potentialreichste Formen der EE: Stromerzeugung aus Wind und Solarenergie Direkte Stromerzeugung Ressource in unmittelbarer Form nicht lagerbar bzw. steht nicht bedarfsorientiert zur Verfügung Auch im regenerativen Energiesystem werden chemische Energieträger benötigt und können aus erneuerbaren Energien hergestellt werden Biomasse Chemische Energieträger aus Wind- und Solar EE-Wasserstoff Aufgabe für Gasinfrastruktur EE-Methan Aufgabe für Gasinfrastruktur Photosynthetische Kraftstoffe

61 Wind & Solar können eine stabile Stromversorgung alleine nicht gewährleisten 4 Ausgleichsmaßnahmen werden notwendig: 1. Flexible Stromer (v.a. Erdgas) 2. Stromnetze (Netzausbau) 3. Lastmanagement (smart grid) 4. Speicher Kurzzeitspeicher (Pumpspeicher, Batterien) Langzeitspeicher (Norwegen, Gasnetz) Wind & Solar in das Gasnetz über Power-to-Gas

62 Vorteile der Energiespeicherung im Gasnetz mit Power-to-Gas Nutzung der vorhandenen Infrastruktur Pipelines, Speicher, Kraftwerke, BHKW, Herde, Heizungen, Fahrzeuge Austauschgas (Methan) statt Zusatzgas (Wasserstoff) Erschließt enorme Speicherkapazitäten Langzeitspeicherung von EE im Erdgasnetz ohne Begrenzung CH 4 (Erdgas) Langzeitspeicherung technisch erprobt und vorhanden CO 2 -neutraler Energieträger auch für Verkehr und Wärme hohe Energiedichte, keine Begrenzung der KFZ-Reichweite weniger Konkurrenz zu Nahrung bzw. landwirtschaftlichen Nutzflächen Minderung der Importabhängigkeit von Erdgas und Transportstaus Übertragungskapazität von Gas vs. Strom: eine Größenordnung höher Vermeidung von Übertragungsnetzengpässen (Redispatch) und deren Kosten Gas aus der Sahara Pipeline zw. Algerien und Spanien vorhanden

63 Roadmap Energiewende Systemtransformation Strom - nationale Sicht Netze Management Speicher Reduktion must-run -Units Flexible Erzeugung (Gas-KW, KWK, Biomasse) Flexibler Verbrauch (Smart Grids, E-KFZ, p2g) Netzausbau Deutschland Netzausbau Europa Netzkopplung Strom-Gas Pumpspeicher, ggf. AA-CAES ab 2030 Batterien (stationär, ggf. E-KFZ) Power-to-Gas Forschung, Entwicklung, Demoanlagen, Monitoring Quelle: IWES - Gruppe Energiewirtschaft und Systemanalyse, 2011

64 Fazit Energiewende & Integration erneuerbarer Energien EE-konformes Erzeugungs- und Lastmanagement etablieren Neue Verbraucher über Lastmanagement an EE binden Erzeugung flexibilisieren (KWK, Biomasse, fossil, Must-run) Netzausbau in D und EU Verteilnetz: NetzUMbau; Übertragungsnetz: NetzAUSbau Kopplung der Energienetze (Strom, Gas, Wärme) nützlich Speicher konzipieren, bauen, einsetzen Größter (Solar)Speicher Deutschlands: unser Wald Wir brauchen alle verfügbaren Speicher (Kurzzeit & langfristig Langzeit) EE grundlastfähig machen - dauerhafter Ersatz von konv. KW Gasverstromung als Brückentechnologie etabl. & später über p2g nutzen Gesamtbewertung global und lokal durchführen Umsetzung der Energiewende auf regionaler Ebene Vielen Dank Jeder kann was machen / tun Engagement zahlt sich aus!

65 Informationen und Quellen Ahmels, 2011: Präsentation zum Netzausbau, DUH, Berlin Audi (2011): Ingolstadt Groß, 2011: Präsentation zum Verteilnetzausbau, VNB Rhein-Main-Neckar, 100%-Regionen- Kongress 2011 Kassel Hoffmann, von Bremen, 2009: Storage and Transport Capacities in Europe for a full renewable power supply system. Präsentation auf dem Kasseler Symposium Energiesystemtechnik. Kassel. Klaus, T., Sterner, M., et al. (2010): Energieziel 2050: 100% Strom aus erneuerbaren Quellen, Deutsches Umweltbundesamt, Dessau. Krajete, A. (2011): Green Thitan. Linz. Nitsch (DLR), Sterner (IWES), Wenzel (IfnE) et al (2011): Langfristszenarien und Strategien für den Ausbau der erneuerbaren Energien in Deutschland bei Berücksichtigung der Entwicklung in Europa und global. In Bearbeitung. FKZ 03MAP146. Berlin, Stuttgart, Kassel. Specht, M.; Baumgart, F.; Feigl, B.; Frick, V.; Stürmer, B.; Zuberbühler, U.; Sterner, M.; Waldstein, G. (2010): Speicherung von Bioenergie und erneuerbarem Strom im Erdgasnetz. FVEE Jahrestagung Forschen für globale Märkte erneuerbarer Energien. FVEE, Berlin. Sterner, M. (2009): Bioenergy and renewable power methane in integrated 100% renewable energy systems. Limiting global warming by transforming energy systems. Kassel University, Dissertation. Sterner, M., Jentsch, M. (2011): Energiewirtschaftliche und ökologische Bewertung eines Windgas- Angebotes. Gutachten für Greenpeace Energy. Fraunhofer IWES, Kassel.

66 Kontakt Prof. Dr.-Ing. Michael Sterner Hochschule Regensburg Fakultät Elektro- und Informationstechnik Fraunhofer Institut für Windenergie und Energiesystemtechnik Wissenschaftl. Leitung Energiewirtschaft und Systemanalyse + 49 (0) michael.sterner _at_ hs-regensburg.de