Jochen Kreusel 2020: Technische Perspektiven für E_Mobility Publikation Vorlage: Datei des Autors Eingestellt am 10.08.10 unter www.hss.de/downloads/100707_vortrag_kreusel.pdf Autor Prof. Dr.-Ing.Jochen Kreusel Veranstaltung Wie kommt der Wind in den Tank? Fachkonferenz der Hanns-Seidel-Stiftung am 07.07.10 Konferenzzentrum München Empfohlene Zitierweise Beim Zitieren empfehlen wir hinter den Titel des Beitrags das Datum der Einstellung und nach der URL-Angabe das Datum Ihres letzten Besuchs dieser Online-Adresse anzugeben. [Vorname Name: Titel. Untertitel (Datum der Einstellung). In: http://www.hss.de/...pdf (Datum Ihres letzten Besuches).]
2020: Technische Perspektiven für E-Mobility E-Mobility als Bestandteil eines Gesamtsystems Prof. Dr.-Ing. Jochen Kreusel Vorsitzender der Energietechnischen Gesellschaft (ETG) 07.07.2010 / 1 Speicher_V4G.ppt
Energiepolitische Ziele und Potentiale in Europa und Deutschland Politische Ziele für 2020: EU: rund 35 % 1 Deutschland: mindestens 30 % 2, 3 des Strombedarfs aus erneuerbaren Energien gedeckt Potenziale für Europa sind im SET-Plan (Strategic Energy Technology) der EU aufgezeigt SET-Plan 2020 2030 Erzeuger Energie Leistung Energie Leistung (%) (GW) (%) (GW) Wind 11 180 18 300 PV 3 125 14 665 Solar-Kraftwerke 1,6* 1,8 5,5 ** 4,6 Wasser, groß 8,7 108 8,3 112 Wasser, klein 1,6 18 1,6 19 Wellen 0,8 10 1,1 16 Biomasse 4,7 30 5,3 190 KWK 18 185 21 235 Summe 49,4 657,8 75,8 1.542 * enthält 55 TWh bzw. ** 216 TWh Importe aus Nordafrika 1 20 % des gesamten Energiebedarfs 2 Quelle: BMU 3 EU-Vorgabe: 18 % des gesamten Energiebedarfs 07.07.2010 / 2 Speicher_V4G.ppt
Windenergie und Speicherbedarf p g ( ) Situation im Übertragungsnetz der Vattenfall Europe im Februar 2008 Quelle: IfR, TU Braunschweig Pumpspeicher in Deutschland 7000 MW 40.000 MWh IfR, TU-Braunschweig 07.07.2010 / 3 Speicher_V4G.ppt
Windenergie und Speicherbedarf Die vorhandene Infrastruktur ist nicht für große Mengen unregelmäßig einspeisender Energie ausgelegt. Die Kunden sind nicht darauf vorbereitet, ihr Verbrauchsverhalten an ein schwankendes Dargebot anzupassen. Schnelle und große Leistungsänderungen sind auszuregeln. Die vorhandene Speicherkapazität reicht bei weitem nicht aus, um länger andauernde Windflauten oder gar saisonale Schwankungen auszugleichen. Ohne große Speicher kann Windenergie kein konventionelles thermisches Kraftwerk ersetzen (Reservebedarf bei Flauten). 07.07.2010 / 4 Speicher_V4G.ppt
Alternativen zur Energiespeicherung Netzausbau (lokal) Netzausbau auf europäischer Ebene zur Verbindung von Last- und Erzeugungszentren (inkl. Nordafrika) Lastmanagement (insbes. Nutzung thermischer Speicherkapazitäten) Erzeugungsmanagement (auch bei KWK-Anlagen) Mitnutzung von Speichern in Anwendungen, die dort auf alle Fälle benötigt werden, z.b. thermische Speicher: Heizung, Klimatisierung, Industrieprozesse Batterien in Elektroautos 07.07.2010 / 5 Speicher_V4G.ppt
Konzepte für Elektrofahrzeuge Hybridfahrzeug (HEV) Speicher ca. 1 kwh, Ladung nur während Fahrt, Treibstoffeinsparung max. 20% Plug-in Hybrid (PHEV) Speicher 5 10 kwh, Ladung aus dem Netz, 30 70 km Reichweite ohne Treibstoff, volle Reichweite, volle Leistungsfähigkeit Elektrofahrzeug (EV) Speicher 15 40 kwh, Ladung aus dem Netz, 100 300 km Reichweite ohne Treibstoff Quelle: Prof. Sauer, ISEA, RWTH Aachen 07.07.2010 / 6 Speicher_V4G.ppt
Fahrleistung im Individualverkehr - kumulierte Fahrleistung als Funktion der Wegstrecke in % kumulierte Gesamtfahrleistung 100,0% 90,0% 80,0% 70,0% 60,0% 50,0% 40,0% 30,0% 20,0% 10,0% 0,0% 0 Günstigstes Verhältnis Batteriekosten zu Kraftstoffsubstitution weitere 17% Kraftstoffsubstitution 63% Kraftstoffsubstitution Basisdaten: Mobilität in Deutschland 2002 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 maximale Weglänge in km 07.07.2010 / 7 Speicher_V4G.ppt
Typische Auslegung von Plug-In Hybrid- Fahrzeugen und Wirkungspotential im Netz Gesamtleistung der Ladegeräte im Verhältnis zur Spitzenleistung [%] 200 180 160 140 120 100 80 60 40 20 50 45 40 35 30 25 20 15 10 5 Gesamtspeicherkapazität im Verhältnis zu, täglichen elektrischen Energieverbrauch [%] Reichweite pro Ladung: 50-70 km Benötigte Batteriekapazität: 10 kwh Ladeleistung: 3 kw Ladedauer: 2,5 3,5 h 0 0 0 20 40 60 80 100 Anteil der Plug-in Hybride an der Gesamtzahl der Fahrzeuge [%] Quelle: Prof. Sauer, ISEA, RWTH Aachen 07.07.2010 / 8 Speicher_V4G.ppt
Energiebedarf im Verkehr (private PKW, Stand 2006) und elektrische Energieversorgung spez. Kraftstoffverbrauch in Deutschland: Benzin und Diesel: ca. 70 kwh/100 km Elektrofahrzeug: ca. 15 kwh/100 km gesamter Kraftstoffverbrauch privater PKW in Deutschland: (41 Mio. Fahrzeuge, 476 Mrd. km/a) mit Verbrennungsmotoren: ca. 340 TWh mit Elektrofahrzeugen: ca. 75 TWh (1800 kwh/pkw) Stromverbrauch Haushalte: ca. 142 TWh (3500 kwh/haushalt) Gesamtstromverbrauch D: ca. 524 TWh Windenergie (2007) in D: ca. 40 TWh (Ziel 2020: ca. 100 TWh) Mit Elektrofahrzeugen kann der Energiebedarf um 75 % gesenkt werden. Windenergie könnte den Bedarf aller PKW decken. 07.07.2010 / 9 Speicher_V4G.ppt
Speichertechnologien - Bedarf und Verfügbarkeit Elektrofahrzeuge könnten bei hoher Marktdurchdringung alle Aufgaben für das Versorgungssystem im Zeitbereich von Sekunden bis zu einem Tag übernehmen. Für mehrtägige Windflauten sowie saisonale Schwankungen sind große stationäre Speicher erforderlich, beispielsweise: Speicherseen in alpinen Regionen oder Skandinavien Wasserstoff in unterirdischen Salzkavernen Aus der stationären Wasserstoffspeicherung sind Synergien für die Versorgung zukünftiger Brennstoffzellen-Hybridfahrzeuge zu erwarten (Wasserstoff als Kraftstoff für die Langstrecke). 07.07.2010 / 10 Speicher_V4G.ppt
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