Energienetze der Zukunft. Prof. Dr.-Ing. Ingo Jeromin Vorsitzender des VDE Rhein-Main e.v.

Transkript

1 Energienetze der Zukunft Prof. Dr.-Ing. Ingo Jeromin Vorsitzender des VDE Rhein-Main e.v.

2 Über den VDE Rhein-Main gemeinnütziger technisch-wissenschaftlicher Verein mit rund Mitgliedern einer der größten VDE-Bezirksvereine, die in ganz Deutschland vertreten und regional tätig sind Fortführung der im Jahre 1881 gegründeten Elektrotechnischen Gesellschaft Frankfurt Mitglieder sind Ingenieure, Techniker, Handwerksmeister, Wissenschaftler und Studenten sowie rund 110 korporative Mitglieder, d. h. Unternehmen aus der Elektro- und Informationstechnik und verwandten Branchen Aktivitäten zur Förderung technisch-wissenschaftlicher Arbeiten von der Schule über das Studium bis zum lebenslangen Lernen Plattform für den interdisziplinären Erfahrungsaustausch und Wissenstransfer, auf der jedes Mitglied seine eigenen Ideen und Erfahrungen einbringen kann automatische Mitgliedschaft im Gesamtverband VDE e.v VDE Rhein-Main e.v. 3

3 Historischer Rückblick Energieversorgung in Darmstadt Erster Lehrstuhl für Elektrotechnik der Welt an der TH Darmstadt 1882 Erasmus Kittler 1963 (erster) Lehrstuhl für Elektrische Energieversorgung Stromversorgung in Darmstadt begann 1888 mit der Centralstation für elektrische Beleuchtung : Gleichstromanlage für ca Lampen Versorgung des Staatstheaters 1897: erste elektr. Straßenbahn durch Darmstadt : Gründung der Hessischen Eisenbahn AG (HEAG) In der Folge Versorgung umliegender Städte und Gemeinden im Odenwald und an der Bergstraße: Groß-Umstadt, Heppenheim, Lindenfels, Reichelsheim, VDE Rhein-Main e.v. 4

4 Die Energiewende setzt auf regenerative Energie unter den von der Ethikkommission definierten Bedingungen Die Abschaltung der Kernkraftwerke sowie der Ausbau der erneuerbaren Energiequellen erfolgt schnell aber wie sieht es mit den Forderungen der Ethikkommission aus? *) 2013: ca. 25 % bis 2020: + 1,4 % p.a. bis 2030: + 1,5 % p.a. bis 2050: + 1,5 % p.a. Transformationsgeschwindigkeit *) Bei deutlicher Energieeinsparung und deutlichem Import! VDE Rhein-Main e.v. 5

5 Verfügbare Leistung in MW Installierte Leistung in Megawatt Die Energiewende bewirkt ein Überangebot an (temporär) verfügbarer Kraftwerksleistung : Verfügbare konventionelle Kraftwerke 2016: 92,54 GW Die Summe aus verfügbarer konventioneller und installierter regenerativer Leistung übersteigt die zeitgleich nutzbare Leistung deutlich. Der Einsatz von Speichern wird unerlässlich. Die höchste Einspeiseleistung tritt im Verteilnetz auf (über 80% der Kapazität) VDE Rhein-Main e.v. 6

6 Aufbau des Energieversorgungsnetzes & Veränderungen Veränderte Einspeisung Windkraft Photovoltaik Kernenergie-Ausstieg Blockheizkraftwerke Biomasse Neue elektr. Verbraucher Elektrofahrzeuge Wärmepumpen Elektrische Speicher Höchstspannung 380/220 kv Hochspannung 110 kv Mittelspannung 10/20 kv Niederspannung 0,4 kv Großindustrie Großverbraucher Gewerbe Kleinverbraucher Gewerbe VDE Rhein-Main e.v. 7

7 Die Energiewende bewirkt ein Überangebot an (temporär) verfügbarer Kraftwerksleistung VDE Rhein-Main e.v. 8

8 Quelle: Amprion GmbH 70 Die Erneuerbaren Energien drängen die konventionellen Kraftwerke aus dem Markt /MW60 h /MWh Grenzkosten Steinkohle /MWh Grenzkosten Gas /MWh Trendlini e 26 /MWh Grenzkosten Braunkohle und Kernenergie /MWh Entwicklung Spot-Preis Day-ahead seit 2011 (monatlicher Durschnitt) VDE Rhein-Main e.v. 9

9 Stromproduktion und Börsenstrompreise Deutschland September 2017 Quelle: VDE Rhein-Main e.v. 10

10 Brutto-Stromerzeugung nach Energieträgern 2016 Bruttostromerzeugung in Deutschland 2016: insgesamt: 648,4 TWh Megawattstunden* - Anteile an der Brutto-Stromerzeugung in Prozent - Steinkohle 17,2 % 112 Erdgas 12,4 % Mineralöl 0,9 % Sonstige ,2 % Windkraft 11,9 % Kernenergie 13,1 % Erneuerbare 29,0 % Biomasse 7,0 % 150 Wasserkraft 2 3,2 % Hausmüll 0,9 % Fotovoltaik/Geothermie 5,9 % Braunkohle 23,1 % 1 Vorläufig 2 Regenerativer Anteil Geothermie aufgrund der geringen Menge in Fotovoltaik Quelle: AG Energiebilanzen, Stand Februar VDE Rhein-Main e.v. 11

11 ..neue Technologien penetrieren in den etablierten Markt Power-to-heat (P2H) Kaltes Wasser Strom Heißwasser Wärmespeicher der N-ERGIE Nürnberg VDE Rhein-Main e.v. 12

12 ..neue Technologien penetrieren in den etablierten Markt Power-to-Gas (P2G) Protonen-Austausch-Membran (PEM): 60 m³ Wasserstoff pro Stunde (180 kw) Elektrische Leistung: 320 kw VDE Rhein-Main e.v. 13

13 ..brine4power der EWE Gasspeicher GmbH Quelle: EWE Gasspeicher GmbH VDE Rhein-Main e.v. 14

14 Die Netze müssen der Veränderung folgen Smart Grid Netzkonzepte VDE Rhein-Main e.v. 15

15 Das Energiesystem der Zukunft ist modular gemäß dem Prinzip der technischen Subsidiarität aufgebaut Gebäude 25% Quartier / Dorf 20% Stadt / Umland20% Deutschland 20% Europa 15% VDE Rhein-Main e.v. 16

16 Energiemanagement der Zukunft Flexible Kopplung der Medien Wärme Speicher Wärme Geothermie, Solarthermie, Müll Power to Heat (P2H) Heat to Power (H2P) Gas to Heat (G2H) Speicher Elektrische Energie Regenerative Energien Power to Gas (P2G) Gas to Power (G2P) Gas Speicher Gas Erdgas, Biomasse VDE Rhein-Main e.v. 17

17 Flexible Steuerung der Lasten und der Erzeugung Flexible Verbraucher Smart Home Flexible Erzeugung Energie Effizienz Neue Speicher E-Mobilität / Hausspeicher VDE Rhein-Main e.v. 18

18 Was passiert in der Zukunft? Gebäudeintegrierte Photovoltaik auf jedem Haus Batteriespeicher für Jedermann Abschaltung Kernkraftwerke Photovoltaik aus dem Drucker Wüstenstrom DESERTEC Energieeffizienz Kernfusionsreaktor Permutationsreaktor 40 Mio. Elektroautos in Deutschland Energiegenossenschaften Flatrate Tarife Elektrische Wärmepumpe Bezahlbare Strompreise für jedes Haus VDE Rhein-Main e.v. 19

19 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit Prof. Dr.-Ing. Ingo Jeromin Vorsitzender VDE Rhein-Main e.v. Stresemannallee 15, Frankfurt