Folgen der Systemintegration - Welchen Strom- und Infrastrukturbedarf erfordert die Sektorkopplung

Größe: px

Ab Seite anzeigen:

Download "Folgen der Systemintegration - Welchen Strom- und Infrastrukturbedarf erfordert die Sektorkopplung"

Erica Hauer
vor 5 Jahren
Abrufe

1 Fraunhofer IWES Energiesystemtechnik Norman Gerhardt Berlin, 27. Januar 217 Fachgespräch - Folgen der Systemintegration - Welchen Strom- und Infrastrukturbedarf erfordert die Sektorkopplung

2 Gliederung Vorrausetzungen der Sektorkopplung Welchen EE-Ausbaubedarf haben wir? Was ist ein kostenminimales Gesamtsystem? Welche infrastrukturelle Herausforderungen folgen daraus? Schlussfolgerungen

3 Emissionen [Mio. t CO 2-Äqui. ] Unsere Klimaziele sind sehr ambitioniert Klimaziele 25-8% bis -95% -95% gemäß COP21 Historisch Ziel internationaler Verkehr LULUCF Klimaziele 23-55% in Summe -42 bis -4% Verkehr % -8% -95% Energiesektor Verkehr (national) Industrie Gebäudewärme 2 Strom -2 Nichtenerget. Emissionen

4 IWES-Modell SCOPE für kostenoptimale Energieversorgung Erfasst die Rückkopplungen in komplexen Systemen Eingangsgrößen Brennstoffkosten Technologiekosten Potenziale/ Restriktionen Zeitreihen für Energiebedarfe (Strom, Wärme, Verkehr) Lineares Optimierungsmodell Europa und/oder DE Vollkostenminimierung unter Einhaltung von Klimazielen Ergebnisse Optimale Strommix Optimaler Wärmemix Energiemengengerüst und installierte Leistung CO 2 -Preis Märkte: Strommarkt Wärmemärkte Gasmarkt Mobilität CO 2 -Markt Technologieportfolio: Windkraft, PV Stromspeicher Power-to-Gas BEV PHEV/REEV Laufwasser KWK Klimatisierung Kessel Oberleitungs-LKW Kondensations-KW Power-to-Heat Wärmepumpen Solarthermie Geothermie

5 Verbraucher Erzeugung Verbraucher Erzeugung Verbraucher Stromver brauch/-erzeugung [TWh/a] Unterschied -8% oder -95% THG in 25? Anstieg PtG/PtL Max. Effizienz Max. direkte Stromnutzung Frage: nationales PtG/PtL oder Importe? Aus: Projekt "Sektorübergreifende Energiewende" für Agora Energiewende (Veröffentlichung Fraunhoferforum Berlin) ?? 21-83% Szenario -95% Szenario Power-to-Liquid Power-to-Gas Oberleitungs-Lkw E-Pkw Klimatisierung Wärmepumpen Power-to-Heat / Industrie-WP Netzverluste Speicherverluste Herkömml. Verbrauch EE-Abregelung Müll-HWK, Klärgas GT GuD KWK Netto-Import Laufwasser Wind-Offshore Wind-Onshore PV

6 EE-Ausbaubedarf und Kosten in Hinblick auf ambitionierte Klimaziele Sektorkopplung dient der Dekarbonisierung und geht von den Sektoren aus, die Strom brauchen um CO 2 -Ziele zu erreichen Langfristiges Potenzial für direkte Stromnutzung von ca. 8 TWh Geringster EE-Ausbaubedarf durch möglichst hohe Effizienz und möglichst direkte Stromnutzung Dies führt über alle betrachteten Szenarien und Technologieoptionen hinweg zu den geringsten volkswirtschaftlichen Kosten PtG/PtL nicht als Alternative sondern als Ergänzung Flexibilität aus der Sektorenkopplung ist dabei eine zusätzliche Anforderung für ein effizientes Gesamtsystem!

7 Verbraucher Verbraucher Erzeugung Verbraucher Erzeugung Verbraucher Erzeugung Verbraucher Erzeugung Verbraucher Stromver brauch/-erzeugung [TWh/a] Wie sieht eine von fluktuierender EE-Einspeisung dominierte Welt aus? 2 Wochen in 25 Anteile der Energieträger an der Stromversorgung in 25 Biomasse Wasser Wind PV Geothermie Kohle Gas Uran 994 TWh Erneuerbare Erzeugung Konventionelle Erzeugung GW % Szenario -83% Szenario -95% Szenario -95% Szenario Power-to-Liquid Power-to-Liquid Erzeugung und Strombedarf in Deutschland 25 - Meteo-Jahr 26, 15./16. Kalenderwoche Power-to-Gas Power-to-Gas Last Oberleitungs-Lkw Oberleitungs-Lkw E-Pkw E-Pkw Klimatisierung Klimatisierung Wärmepumpen Wärmepumpen Power-to-Heat Power-to-Heat / Industrie-WP / Industrie-WP Netzverluste Netzverluste Speicherverluste Speicherverluste Herkömml. Verbrauch Herkömml. Verbrauch EE-Abregelung EE-Abregelung Müll-HWK, Klärgas Müll-HWK, Klärgas GT GuD KWK GT GuD KWK Netto-Import Netto-Import Laufwasser Laufwasser Wind-Offshore Wind-Offshore Wind-Onshore Wind-Onshore Mitte April Mo Di Mi Do Fr Sa So Mo Di Mi Do Fr Sa So PV PV Wochentag Anteil der EE an der Nettostromerzeugung (in %) Photovoltaik Wind Offshore Wind Onshore Biomasse Laufwasser Netto-Export Netto-Import Residuallast RL - Im + Ex PSW-Turbine Batteriespeicher Gas GuD/GT BHKW Gas - KWK Wärmepumpen E-Mobilität Klimatisierung Batteriespeicher PSW-Pumpe PtH PtG Abregelung 99 TWh

8 Wirkung der Sektorkopplung 1 PV 5 Darstellung als Jahresdauerlinien Herkömmlicher Verbrauch Überspeisung Wind Wasser -5 Abfall Erzeugung und Strombedarf in Deutschland 25 - Meteo-Jahr 26, 15./16. Kalenderwoche -1 Erneuerbare Erzeugung GW Residual -last Last Photovoltaik Wind Offshore Wind Onshore Biomasse Laufwasser 2 12 Import/ Export Speicher Gas-Kond. Netto-Export Netto-Import 5-3 Gas-KWK -75 Konventionelle Erzeugung Mo Di Mi Do Fr Sa -2 So Geringer Anstieg durch neue Verbraucher -15 Mo Wochentag Di 1 Mi 2 Residuallast RL - Im + Ex Abregelung PSW-Turbine Batteriespeicher Gas GuD/GT BHKW Gas - KWK Wärmepumpen E-Mobilität Klimatisierung Batteriespeicher PSW-Pumpe PtH PtG Abregelung Speicher Klima PtG PtH Hoher Anstieg durch neue Verbraucher Do 3 Fr 4 Sa So WP Pkw OH-Lkw 8

9 Hohe Bedeutung von neuen flexiblen Verbrauchern Sommer/Übergangszeit E-Mobilität integriert PV Mitte April PV E-Mobilität

10 Hohe Bedeutung von neuen hybriden Verbrauchern Winter Oberleitungs-Lkw schaltet zur Höchstlast ab Hybridsystem aus KWK + Power-to-Heat Anfang Februar Oberleitungs-Lkw KWK PtH

11 Defizite beim Grad der Elektrifizierung Verkehr? Kein Oberleitungs-Lkw weniger E-Kfz mehr Gas höherer Stromverbrauch von 144 TWh um Klimaziel einzuhalten Pkw/LNF Status Quo: Stromerzeugung von 12 TWh aus Wind und Solar! SNF

Defizite beim Grad der Elektrifizierung Verkehr? 1% Kein Oberleitungs-Lkw weniger E-Kfz mehr Wasserstoff Anteil an Fahrleistung (Pkw/LNF in Fzg-km) bzw.

12 Defizite beim Grad der Elektrifizierung Verkehr? 1% Kein Oberleitungs-Lkw weniger E-Kfz mehr Wasserstoff Anteil an Fahrleistung (Pkw/LNF in Fzg-km) bzw. Transportleistung (SNF in tkm) 9% 8% 7% 6% 5% 4% 3% 2% 1% % H2 H2 OH-Lkw (elektrisch) OH-Lkw (Diesel) BEV H2-FCEV PHEV (elektrisch) PHEV (Gas) PHEV (konventionell) Erdgas Diesel Benzin Szenario BEV/O H2-FCEV BEV/O H2-FCEV Fahrzeugkategorie Pkw/LNF SNF höherer Stromverbrauch von 1 TWh um Klimaziel einzuhalten Status Quo: Stromerzeugung von 12 TWh aus Wind und Solar!

13 Infrastrukturanforderung Oberleitungsinfrastruktur für Lkw Öffentliche Ladeinfrastruktur, Arbeitgeber, Schnellladung Erhöhung Marktanteil BEV (vollelektrische Fahrzeuge) Bei PHEV/REEV (hybride Fahrz.) Erhöhung elektr. Fahranteil Flexibilität effiziente Stromnutzung wenn Wind- und Solarstrom vorhanden ist Rahmenbedingungen heute schaffen für äußerst ambitioniertes 23er Klimaziel für Verkehr Lock-In-Effekte vermeiden H2 LNG

14 Schlussfolgerungen Grundsätzliche Erkenntnis Sehr hohe CO 2 -Vermeidungskosten bei langfristigen Zielen Aus volkswirtschaftlicher Sicht ist das kostengünstigste Szenario auch des effizienteste (als Kombination von Verbrauchsreduktion und direktelektrischen Verbrauchern)! Sektorkopplung dient der Dekarbonsierung. Die Flexibilität der neuen Verbraucher ist dabei eine notwendige Vorraussetzung! Bei geringerer Effizienz steigt der Stromverbrauch schnell an und und der Mehrverbrauch übersteigt sehr schnell den gesamten bisherigen Wind- /PV-Ausbau von 12 TWh Akzeptanz und Kosten Klimaziel des Verkehrs in 23 nur mit hohen Anteilen vollelektrischer Pkw (BEV) und Einführung des Oberleitungs-Lkw erreichbar Vergleich 8% - 95% in 25 Noch weitere Steigerung der direktelektrischen Verbraucher Ergänzende Nutzung von PtL/PtG zur vollständigen Dekarbonisierung

15 Vielen Dank für ihre Aufmerksamkeit! Norman Gerhardt Leiter Energiewirtschaft und Systemanalyse Tel.: Fraunhofer IWES Königstor Kassel

Ähnliche Dokumente

Die Rolle von Sektorkopplung und Flexibilisierung zur kosteneffizienten Zielerreichung - auf Basis der Studie Interaktion Strom, Wärme, Verkehr

Fraunhofer IWES Energiesystemtechnik Norman Gerhardt Berlin, 21. November 216 Plattform Strommarkt - Die Rolle von Sektorkopplung und Flexibilisierung zur kosteneffizienten Zielerreichung - auf Basis der