Zukunft der elektrischen Energietechnik

Transkript

1 Zukunft der elektrischen Energietechnik Prof. Dr. Heinz-H. Schramm ETV - Weihnachtssymposium

2 Heutiger Verbrauch an elektrischer Energie 2

3 Zukünftige elektrische Energietechnik dominiert von Energiewende Vergangenheit: Evolution in elektrischer Energietechnik sehr langsam Zum Beispiel: Maximale Spannungsebenen (Drehstrom): Europa: 420 kv (seit 1957) Nord- und Südamerika, Südafrika: 800 kv (seit etwa 1970) China: 1100 kv (seit 2013) 3

4 Klimawandel natürlich: Warmzeit? Eiszeit? Mensch beeinflusst Klimawandel durch CO2-Emissionen Natürliche Ressourcen sind endlich (Kohle, Öl, Gas) Alternativen: erneuerbare Energiequellen Wind Sonne Wasserkraft 4

5 Wind und Sonne als Energiequellen Volatil Speicherung oder Regelenergie erforderlich Entwicklung leistungsfähiger Speicher Pumpspeicher-Kraftwerke Methan (Erdgas-Netz) Wärme Überregionale Speicher (z.b. Norwegen) Regelenergie aus konventionellen Kraftwerken hohe Kosten bei Teillast-Betrieb in Zukunft Gas statt Kohle 5

6 Wind und Sonne als Energiequellen häufig nicht Verbraucher-nah große Übertragungsentfernungen Trassen aus Umweltgründen abgelehnt hohe Verluste in Drehstrom-Leitungen Kabeltrassen ebenfalls problematisch Alternative: HGÜ zur Zeit nur Punkt-zu-Punkt-Verbindungen HGÜ-Netz erfordert Schaltelemente HGÜ-Kabel keine Blindleistungs-Verluste, weniger Spannungsabfall weniger ohmsche Verluste (kein Skin-Effekt) 6

7 in Deutschland Nord-Süd-Transporte (angedachte HGÜ-Trassen) 7

8 Nord Süd HGÜ - Trassen Freileitungen: geschätzte Kosten: insgesamt 3 Milliarden EURO HGÜ - Kabel: geschätzte Kosten: insgesamt 15 Milliarden EURO Übertragungskapazität: 4 HGÜ-Verbindungen: insgesamt ca. 12 GW ( MW) Erster Abschnitt: Freileitung mit Kombination Drehstrom / HGÜ (Ultranet) (Raum Köln/Aachen Philippsburg (bei Karlsruhe) auch HGÜ Kabel Trassen haben Umweltprobleme Schutz vor Pflanzenwuchs Zugänglichkeit gewährleisten 8

9 Ausbau regionaler Freileitungsnetze auf bestehenden Trassen Übertragungsspannung 420 kv Ausbau überregionaler und grenzüberschreitender Verbindungen Redispatch verringern Redispatch: Kosten, Einsatz konventioneller Kraftwerke Weniger Eingriffe in Lastfluss-Steuerung Netzausbau hinkt hinter Planung hinterher Bundesbedarfsplan bezüglich Übertragungs-Freileitungen (Stand 2014): für Energiewende: 6100 km genehmigt: 350 km realisiert: 69 km 9

10 Deutschland ist derzeit Stromexporteur Kunden im Wesentlichen: Österreich, Niederlande bei realisiertem Netzausbau: Bilanz für Deutschland ausgeglichen weiterhin langsamer Netzausbau: elektrische Energie muss importiert werden Ausbau erneuerbarer Energiequellen in Zukunft langsamer Pläne der Bundesregierung für 2035 und 2050 sind voraussichtlich nicht zu erfüllen CO2- Emissionen werden nicht wie angedacht reduziert 10

11 Bis 2035 weiterhin konventionelle Kraftwerke, neue überwiegend Gas Elektro-Mobilität: langsame Zunahme - Hybrid-Fahrzeuge Anzahl immer noch geringer als Benzin- und Diesel-Fahrzeuge Speicherung elektrischer Energie für große Energiemengen unzureichend Gasnetz als Speicher, Erzeugung von Wasserstoff bzw. Methan Einsparung von Wärmeenergie, Ausgleich durch Heizung mit überschüssigem Strom Probleme: Privat-Haushalte (Investitionen!) im Winter großer Bedarf, aber wenig Überschuss 11

12 Großräumige Übertragungsnetze Verbindungen in Europa ausbauen (Nordeuropa) Projekte mit Afrika Desertec Zentral-Afrika (Kongo) Verbindungen mit Russland (? ) westliches Sibirien Globales Netz (? ) 12

13 Technische Entwicklungen (bis?) Brennstoffzelle leistungsstärkere Einheiten Wasserstoff-Tankstellennetz für Elektrofahrzeuge Wasserstoff Glätten der volatilen Stromerzeugung aus erneuerbaren Quellen Wärme (Fernheizung) Speicher für Elektroenergie Kernfusion Projekte in Frankreich und Deutschland (Garching / Greifswald) offen, ob und wann kontrollierte Fusion erreicht wird 13

14 Deutschland ist nur ein kleiner Teil unserer Welt, aber ambitioniert! Wie groß ist sein Einfluss auf die Welt-Klimaentwicklung? Wir sind technologisch Spitzenreiter beim Energie- und Klimawandel Auch wenn nationale Interessen anderer Staaten zum Teil bremsend wirken, sollte Deutschland sein Bemühen fortsetzen! 14

15 Ich danke Ihnen für Ihre Aufmerksamkeit 15