Die "Smart Grid Vehicle" Strategie ein Baustein der Energiewende

Die "Smart Grid Vehicle" Strategie ein Baustein der Energiewende Tomi Engel München - 15.11.2012

Fossile Struktur - 3 Sektoren 50-70% Verlust durch Abwärme 50-70% Verlust durch Abwärme 50-70% Verlust durch Abwärme Strom Wärme Verkehr

Solare Struktur... Effiziente Netzwerke

die Energiewende

Nahrung Strom Wärme Mobilität die Energiewende

Nahrung Strom Wärme Mobilität

Nahrung Mobilität

Wo steht die BRD? DGS SONNENENERGIE EnergyMap RAL Solar DGS Thüringen DGS Franken DGS Berlin-Brandenburg DGS Oberbayern FAQ Kontakt Impressum Energiekarte Energieregionen Die "Gesetzesbrecher" Daten Download BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND 20 % EEG-Strom Stromverbrauch: 608.050.600 MWh/Jahr Einwohner: 82.169.000 Bürger Fläche: 357.104 km2 Anmerkungen: 1) Die regionalen Verbrauchsdaten sind Wasserkraft 7.316 Anlagen 6.595.814 MWh/Jahr www.energymap.info Schätzungen auf der Basis des 1.592 MW(peak) durchschnittlichen Stromverbrauches der Biomasse 33.008.566 MWh/Jahr Bundesrepublik. 13.207 Anlagen 5.739 MW(peak) 2) Die Berechnungen der EE- Stromproduktion basieren, sofern entsprechende Zahlen Klärgas, etc 2.313.168 MWh/Jahr vorliegen, auf den realen 845 Anlagen 645 MW(peak) Produktionsdaten für ein volles Kalenderjahr. 3) Die zugrundeliegenden EEG-Anlagen entsprechen dem Stand der Meldungen vom 07.10.2012. Erneuerbare Stromproduktion Solarstrom 1.203.569 Anlagen 27.583 MW(peak) Windkraft 22.057 Anlagen 30.100 MW(peak) Geothermie 5 Anlagen 7 MW(peak) 123.544.809 MWh/Jahr 26.800.712 MWh/Jahr 54.802.003 MWh/Jahr 24.543 MWh/Jahr Stand - 07.10.2012: TOP 10 dieser Region 20 % EE Bundesrepublik Deutschland Die Region "Bundesrepublik Deutschland" hat folgende Spitzenreiter: 67 % EE Brandenburg 45 % EE Schleswig-Holstein 45 % EE Mecklenburg-Vorpommern 45 % EE Sachsen-Anhalt 38 % EE Niedersachsen 21 % EE Bayern 19 % EE Thüringen 17 % EE Rheinland-Pfalz 13 % EE Saarland 13 % EE Sachsen Hinweis:

EE-Erzeugung Anlagenbestand kw(peak) Quelle: www.energymap.info - Stand Feb. 2012 23 GW 29 GW 5 GW

EE-Erzeugung Zubau kw(peak) Quelle: www.energymap.info - Stand Feb. 2012 + 6 GW/a + 1 GW/a

EE-Erzeugungsleistung Hochrechnungen Studie EnergyMap BEE-Prognose dena-netzst. 1 BMU-Szen. A BMU-Szen. A UBA-Studie (Stand 2011) (Szenario 2020) (Szenario 2020) (Ziel 2020) (Ziel 2050) (Ziel 2050) Solarstrom 23 GW 39,5 GW 42 GW 52 GW 65 GW 120 GW Landwind 29 GW 45 GW 33 GW 36 GW 40 GW 60 GW Seewind 0 GW 10 GW 9 GW 10 GW 39 GW 45 GW Wasserkraft 5 GW 6,5 GW 5 GW 5 GW 5 GW 5 GW Biomasse 5 GW 9 GW 8 GW 9 GW 10 GW 23 GW Gase 0,5 GW - - - - - Geothermie 0 GW 0,5 GW 0,3 GW 0,3 GW 4 GW 6 GW Summe 63 GW 111 GW 97 GW 112 GW 163 GW 259 GW Quelle: BEE Studie "Szenario 2020", UBA Studie "100% EE - 2050", BMU "Leitsudie 2010"

EE-Erzeugungsleistung Hochrechnungen Studie EnergyMap BEE-Prognose dena-netzst. 1 BMU-Szen. A BMU-Szen. A UBA-Studie 70 GW in 2020? (Stand 2011) (Szenario 2020) (Szenario 2020) (Ziel 2020) (Ziel 2050) (Ziel 2050) Solarstrom 20 GW 39,5 GW 42 GW 52 GW 65 GW 120 GW Landwind 29 GW 45 GW 33 GW 36 GW 40 GW 60 GW Seewind 0 GW 10 GW 9 GW 10 GW 39 GW 45 GW Wasserkraft 5 GW 6,5 GW 5 GW 5 GW 5 GW 5 GW Biomasse 5 GW 9 GW 8 GW 9 GW 10 GW 23 GW Gase 0,5 GW - - - - - Geothermie 0 GW 0,5 GW 0,3 GW 0,3 GW 4 GW 6 GW Summe 63 GW 111 GW 97 GW 112 GW 163 GW 259 GW Quelle: BEE Studie "Szenario 2020", UBA Studie "100% EE - 2050", BMU "Leitsudie 2010"

EE-Erzeugung Zubau kw(peak) Quelle: www.energymap.info - Stand Feb. 2012 + 6 GW/a + 1 GW/a

Strukturaspekt... dezentrale Einspeisung Quelle: www.energymap.info - Stand Feb. 2012

Strukturaspekt... dezentrale Einspeisung = Nieder- und Mittelspannung Quelle: www.energymap.info - Stand Feb. 2012 30 % 70 %

Strukturaspekt... dezentrale Einspeisung Welche Bedeutung haben da Höchstspannungstrassen? Quelle: www.energymap.info - Stand Feb. 2012 96 %

Strukturaspekt Netztopologie HöS HS NS/MS ca. 1-5 GW ca. 0,1-0,5 GW ca. 1-15 MW typische Übertragungsleistung je Leitungstrasse

Strukturaspekt Netztopologie = = Overlay ca. 5-15 GW HöS HS NS/MS ca. 1-5 GW ca. 0,1-0,5 GW ca. 1-15 MW typische Übertragungsleistung je Leitungstrasse

Strukturaspekt Netztopologie = = Overlay ca. 5-15 GW 100 GW PV! HöS HS NS/MS ca. 1-5 GW ca. 0,1-0,5 GW ca. 1-15 MW typische Übertragungsleistung je Leitungstrasse

Strukturaspekt Netztopologie-Fragen = = 100 GW Speicher? 100 GW PV! Overlay HöS Warum sollten die Speicher auf einer anderen Netzebene stehen als die Kraftwerke? HS NS/MS

Strukturaspekt Netztopologie-Fragen = = Overlay 100 GW Speicher? HöS HS 100 GW PV! NS/MS Kommt Versorgungssicherheit "von oben"?

Strukturaspekt Netztopologie-Fragen = = Overlay HöS 3 GW Ausfall? HS 80 GW PV 20 GW PV NS/MS Kommt Versorgungssicherheit "von oben"?

Strukturaspekt Netztopologie-Fragen = = Overlay 10 GW Ausfall? HöS HS 100 GW PV! NS/MS Kommt Versorgungssicherheit "von oben"?

Strukturaspekt Netztopologie-Fragen = = Overlay 100 GW Speicher? HöS HS 100 GW PV! NS/MS Kommt Versorgungssicherheit "von oben"?

Strukturaspekt Netztopologie = = Overlay ca. 5-15 GW HöS HS NS/MS ca. 1-5 GW ca. 0,1-0,5 GW ca. 1-15 MW typische Übertragungsleistung je Leitungstrasse

Strukturaspekt Netztopologie = = Overlay ca. 5-15 GW HöS HS NS/MS Gas ca. 1-5 GW ca. 0,1-0,5 GW ca. 1-15 MW typische Übertragungsleistung je Leitungstrasse ca. 10-30 GW

Strukturaspekt Netztopologie die unteren Teile werden in Zukunft immer wichtiger! HöS HS NS/MS Gas ca. 1-5 GW ca. 0,1-0,5 GW ca. 1-15 MW typische Übertragungsleistung je Leitungstrasse ca. 10-30 GW

Lastausgleich

Wir brauchen keine Speicher, sondern "nur" einen zuverlässigen Lastausgleich Speicher sind immer ein zusätzlicher Energieverlust!

a : d : h : m : s Jahre/Monate Tage Stunden Minuten (Milli-)Sekunden Lastausgleich Sommer Winter Tag Nacht Flaute Sturm

a : d : h : m : s Jahre/Monate Tage Stunden Minuten (Milli-)Sekunden Lastausgleich Sommer = Stromspeicher? Winter Tag Nacht Flaute Sturm

a : d : h : m : s EE-Einspeisung und Last (Meteo-Jahr 2007, Dezember) Leistung (GW) 140 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 Geothermie Laufwasser Onshore-Wind Photovoltaik Basislast Gesamtlast mit Lastmanagement 120 100 80 60 40 20 0 Tag Quelle: UBA Studie "100% EE - 2050" - FhG IWES - 2010

a : d : h : m : s EE-Einspeisung und Last (Meteo-Jahr 2007, Dezember) Leistung (GW) 140 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 Geothermie Basislast Laufwasser Onshore-Wind Gesamtlast mit Lastmanagement Bedarf: ca. 14 TWh mit bis 50 GW Photovoltaik 120 100 80 60 40 20 0 Tag Quelle: UBA Studie "100% EE - 2050" - FhG IWES - 2010

a : d : h : m : s EE-Einspeisung und Last (Meteo-Jahr 2007, Dezember) Leistung (GW) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 Geothermie Basislast Laufwasser Erdgasnetz + Blockheizkraftwerke Onshore-Wind Gesamtlast mit Lastmanagement Bedarf: ca. 14 TWh mit bis 50 GW Photovoltaik 140 120 100 80 60 40 20 0 Tag

a : d : h : m : s Residuallast mit allen Verbrauchern und Lastmanagement, nach PSW (Meteo-Jahr 2009) Überschüsse: -78,5 TWh Residuallast (GW) max. Residuallast: 57,3 GW 60 40 20 0-20 -40-60 min. Residuallast: -60,7 GW -80-100 Überschüsse (EE-Einspeisung > Last) -120 Jan Feb Mar Apr May Jun Jul Aug Sep Oct Nov Dec Monat Quelle: UBA Studie "100% EE - 2050" - FhG IWES - 2010

a : d : h : m : s Residuallast mit allen Verbrauchern und Lastmanagement, nach PSW (Meteo-Jahr 2009) Überschüsse: -78,5 TWh Residuallast (GW) max. Residuallast: 57,3 GW kalte Winter Tag & Nacht kalte Winter -60 min. Residuallast: -60,7 GW -80-100 Überschüsse (EE-Einspeisung > Last) -120 Jan Feb Mar Apr May Jun Jul Aug Sep Oct Nov Dec Monat Quelle: UBA Studie "100% EE - 2050" - FhG IWES - 2010 60 40 20 0-20 -40

a : d : h : m : s Residuallast mit allen Verbrauchern und Lastmanagement, nach PSW (Meteo-Jahr 2009) Überschüsse: -78,5 TWh Residuallast (GW) max. Residuallast: 57,3 GW CnHm CnHm Strom -60 min. Residuallast: -60,7 GW -80-100 Überschüsse (EE-Einspeisung > Last) -120 Jan Feb Mar Apr May Jun Jul Aug Sep Oct Nov Dec Monat Quelle: UBA Studie "100% EE - 2050" - FhG IWES - 2010 60 40 20 0-20 -40

a : d : h : m : s Residuallast mit allen Verbrauchern und Lastmanagement, nach PSW (Meteo-Jahr 2009) Überschüsse: -78,5 TWh Residuallast (GW) max. Residuallast: 57,3 GW CnHm CnHm Strom -60 min. Residuallast: -60,7 GW -80-100 Überschüsse (EE-Einspeisung > Last) -120 Jan Feb Mar Apr May Jun Jul Aug Sep Oct Nov Dec Monat 60 40 20 0-20 -40

Solare Struktur... Effiziente Netzwerke CnHm

Solare Struktur... Effiziente Netzwerke

Solare Struktur... Effiziente Netzwerke Brennstoff Es gilt 400 TWh Brennstoff von der Straße in den Keller zu verlagern!

a : d : h : m : s Residuallast mit allen Verbrauchern und Lastmanagement, nach PSW (Meteo-Jahr 2009) Überschüsse: -78,5 TWh Residuallast (GW) max. Residuallast: 57,3 GW CnHm CnHm Strom -60 min. Residuallast: -60,7 GW -80-100 Überschüsse (EE-Einspeisung > Last) -120 Jan Feb Mar Apr May Jun Jul Aug Sep Oct Nov Dec Monat Quelle: UBA Studie "100% EE - 2050" - FhG IWES - 2010 60 40 20 0-20 -40

a : d : h : m : s Residuallast mit allen Verbrauchern und Lastmanagement, nach PSW (Meteo-Jahr 2009) Überschüsse: -78,5 TWh Residuallast (GW) max. Residuallast: 57,3 GW CnHm CnHm Strom -60 min. Residuallast: -60,7 GW -80-100 Überschüsse (EE-Einspeisung > Last) -120 Jan Feb Mar Apr May Jun Jul Aug Sep Oct Nov Dec Monat 60 40 20 0-20 -40

Chemisch Strom Mechanisch

Akkus 15-100 Cent/kWh (Speichernutzung) Grenzkosten äbhängig von Endkundenstrompreis. Wirtschaftlich ab Speicherkosten von maximal 15 Cent/kWh. Pumpspeicher 3-10 Cent/kWh (Speichernutzung) Grenzkosten äbhängig von Preisdifferenz zwischen Stromeinkauf und Verkauf

Akkus 15-100 Cent/kWh (Speichernutzung) Pumpspeicher 3-10 Cent/kWh (Speichernutzung) "besser"... also sind Pumpspeicher um den Faktor 10 als Akkus. Ende der Debatte?

Akkus Massenprodukte werden mit der Zeit immer billiger. Pumpspeicher Einzelstücke werden mit der Zeit immer teurer.

Akkus zur Netzstützung - Größenordnungen "Auto - USV" "Haus - USV" "Regio - USV" Pumpspeicher

Akkus zur Netzstützung - Größenordnungen "Auto - USV" Leistung 0,2 kw Reaktionszeit max. 1 sec Netzanschluss Niederspannung "Haus - USV" "Regio - USV" Pumpspeicher 3-10 kw 2.000 kw 1 GW max. 1 sec max. 1 sec 60 bis 120 sec Niederspannung Mittel-/Hochspannung Hoch-/Höchstspannung

Akkus zur Netzstützung - Größenordnungen "Auto - USV" Leistung 0,2 kw Speicherkapazität 0,5 kwh Flächenverbrauch faktisch 0 qm "Haus - USV" "Regio - USV" Pumpspeicher 3-10 kw 2.000 kw 1 GW 5-15 kwh 12.000 kwh 5-10 GWh faktisch 0 qm 160 qm 55.000 qm

Akkus zur Netzstützung - Größenordnungen "Auto - USV" * 50 Mio Autos = Leistung "Haus - USV" * 10 Mio Haushalte = "Regio - USV" * 5.000 Standorte = Pumpspeicher * 10 Standorte = x 50 Mio. x 10 10 GW 30-100 GW 10 GW 10 GW Speicherkapazität 25 GWh 50-150 GWh 60 GWh 50 GWh Flächenverbrauch faktisch 0 qm faktisch 0 qm 800.000 qm 550.000 qm

Akkus zur Netzstützung - Größenordnungen "Auto - USV" * 50 Mio Autos = "Haus - USV" * 10 Mio Haushalte = "Regio - USV" * 5.000 Standorte = Pumpspeicher * 10 Standorte = Leistung 10 GW 30-100 GW 10 GW 10 10 GW Speicherkapazität 25 GWh 50-150 GWh 60 GWh 50 50 GWh Flächenverbrauch faktisch 0 qm faktisch 0 qm 800.000 qm 550.000 qm

Akkus zur Netzstützung - Größenordnungen Leistung 100 W Speicherkapazität 250 Wh Flächenverbrauch faktisch 0 qm "Elektromobil" * 70 Mio Pedelecs = "Regio - USV" * 5.000 Standorte = 10 GW 60 GWh 800.000 qm Pumpspeicher * 10 Standorte = 10 10 GW 50 50 GWh 550.000 qm

Akkus zur Netzstützung - Größenordnungen Leistung 100 W Speicherkapazität 250 Wh Flächenverbrauch faktisch 0 qm "Elektromobil" * 70 Mio Pedelecs = "Regio - USV" Pumpspeicher * 10 Standorte = 7 7 GW GW 10 GW 10 10 GW 17 GWh * 5.000 Standorte = 50 GWh 17,5 GWh 60 GWh 50 GWh faktisch 0 qm 800.000 qm 550.000 qm

Akkus zur Netzstützung - Größenordnungen Leistung 3-10 kw Speicherkapazität 20-50 kwh Verfügbarkeit "Elektromobil" 50 Mio. Autos * 50 Mio Autos = "Regio - USV" * 5.000 Standorte = Pumpspeicher * 10 Standorte = 10 GW 10 GW 60 GWh 50 GWh 100 % 100 %

Akkus zur Netzstützung - Größenordnungen "Elektromobil" 50 Mio. Autos * 50 Mio Autos = "Regio - USV" * 5.000 Standorte = Pumpspeicher * 10 Standorte = Leistung 3-10 kw 150-500 GW 10 GW 10 GW Speicherkapazität 20-50 kwh 1.000-2.500 GWh 60 GWh 50 GWh Verfügbarkeit 100 % 100 % 100 %

Akkus zur Netzstützung - Größenordnungen "Elektromobil" * 50 Mio Autos = "Regio - USV" * 5.000 Standorte = Pumpspeicher * 10 Standorte = Leistung 3-10 kw 150-500 GW 10 GW 10 GW Speicherkapazität 20-50 kwh 1.000-2.500 GWh 60 GWh 50 GWh Verfügbarkeit 100% % (??) 100 % 100 %

Akkus zur Netzstützung - Größenordnungen "Elektromobil" * 50 Mio Autos = "Regio - USV" * 5.000 Standorte = Pumpspeicher * 10 Standorte = Leistung 3-10 kw 30-100 GW 10 GW 10 GW Speicherkapazität 20-50 kwh 200-500 GWh 60 GWh 50 GWh Verfügbarkeit 20% % 100 % 100 %

Akkus zur Netzstützung - Größenordnungen Leistung 3-10 kw 30-100 GW 10 GW 10 GW Speicherkapazität 20-50 kwh "Elektromobil" * 50 Mio Autos = "Regio - USV" Pumpspeicher * 10 Standorte = 200-500 GWh 60 GWh 50 GWh min. 200-500 GWh * 5.000 Standorte = Unser täglicher Stromverbrauch liegt derzeit bei 50 GWh 1.500 GWh

Akkus zur Netzstützung - Größenordnungen Leistung 3-10 kw Speicherkapazität 20-50 kwh Haben unsere Pumpspeicher "Elektromobil" wirklich "Regio - USV" * 50 Mio Autos = 30-100 GW * 5.000 Standorte = eine Systemrelevanz? 10 GW Pumpspeicher * 10 Standorte = 10 GW 200-500 GWh 60 GWh 50 GWh Unser täglicher Stromverbrauch liegt derzeit bei 50 GWh 1.500 GWh

Akkus zur Netzstützung - Größenordnungen Leistung 3-10 kw 30-100 GW 10 GW 10 GW Speicherkapazität 20-50 kwh "Elektromobil" * 50 Mio Autos = "Regio - USV" Pumpspeicher * 10 Standorte = 200-500 GWh 60 GWh 50 GWh min. 200-500 GWh * 5.000 Standorte = Unser täglicher Stromverbrauch liegt derzeit bei 1.500 GWh

Akkus zur Netzstützung - Größenordnungen "Elektromobil" "Regio - USV" Pumpspeicher 70.000 Euro 10.000.000 Euro 600.000.000 Euro Stromspeicher Stromspeicher Stromspeicher + Lastverlagerung mobil dezentral zentral

Akkus zur Netzstützung - Größenordnungen "Elektromobil" "Regio - USV" Pumpspeicher 70.000 Euro 10.000.000 Euro 600.000.000 Euro Stromspeicher Stromspeicher Stromspeicher + "eh Null scho' Cent da" weil + Lastverlagerung "eh scho'da" mobil dezentral zentral

Akkus zur Netzstützung - Größenordnungen "Elektromobil" "Regio - USV" Stromspeicher Stromspeicher + Lastverlagerung Pumpspeicher 600.000.000 Euro Stromspeicher mobil dezentral zentral

"Elektromobil" "Regio - USV" "Haus - USV" Akku Zielkorridor für Deutschlands Energiewende: 100-500 GW 200-1.000 GWh

Studie EnergyMap BEE-Prognose dena-netzst. 1 BMU-Szen. A BMU-Szen. A UBA-Studie 70 GW in 2020? (Stand 2011) (Szenario 2020) (Szenario 2020) (Ziel 2020) (Ziel 2050) (Ziel 2050) Solarstrom 20 GW 39,5 GW 42 GW 52 GW 65 GW 120 GW Landwind 29 GW 45 GW 33 GW 36 GW 40 GW 60 GW Seewind 0 GW 10 GW 9 GW 10 GW 39 GW 45 GW Wasserkraft 5 GW 6,5 GW 5 GW 5 GW 5 GW 5 GW Akku Biomasse 5 GW 9 GW 8 GW 9 GW 10 GW 23 GW Gase 0,5 GW - - - - - Zielkorridor für Deutschlands Energiewende: Geothermie 0 GW 0,5 GW 0,3 GW 0,3 GW 4 GW 6 GW Summe 63 GW 111 GW 97 GW 112 GW 163 GW 259 GW 100-500 GW 200-1.000 GWh

a : d : h : m : s Residuallast mit allen Verbrauchern und Lastmanagement, nach PSW (Meteo-Jahr 2009) Überschüsse: -78,5 TWh Residuallast (GW) max. Residuallast: 57,3 GW CnHm CnHm Akku -60 min. Residuallast: -60,7 GW -80-100 Überschüsse (EE-Einspeisung > Last) -120 Jan Feb Mar Apr May Jun Jul Aug Sep Oct Nov Dec Monat Quelle: UBA Studie "100% EE - 2050" - FhG IWES - 2010 60 40 20 0-20 -40

Es wäre Smart, wenn wir unser Strom- mit unseren Grid Vehicle Akku auch weil sie "eh da sein werden"! stabilisieren würden

Smart Grid?

Krisenfestigkeit bedeutet?

Krisenfestigkeit bedeutet Quelle: Spiegel Online, 11.3.2011

Krisenfestigkeit bedeutet Cyberwar dass unser Stromnetz auch ohne Leitstelle stabil bleiben muss. möglichst problemlos in kleine Teilsysteme Energiekrise zerfallen können muss.

"Smart Grid Vehicles" als Teil der Energiewende

Elektromobilität im Energiekontext Merke! Elektromobile passen optimal zu Erneuerbaren Energien!

Merke! Massenprodukte (PV + BHKW + EV) werden immer stärker unser Energiesystem prägen."

Merke! Erzeugung und Speicherung werden auch zukünftig die räumliche Nähe suchen."

www.dgs.de Tomi Engel tomi@objectfarm.org