1 SACHSTAND DER ENERGIEWENDE Veranstaltungsreihe Energiekompetenz aus erster Hand
Vita 2 Dipl.-Ing. Paul Waning Energy Consulting Bildungsinitiativen, Energieeffizienz T +49 821 328-1175 M +49 177 7802270 E paul.waning@lew.de Studium der Elektrotechnik an der Gesamthochschule in Duisburg Abschluss: Diplom-Ingenieur Leiter Vertriebsniederlassungen Essen und Bochum RWE Plus AG Von 01.01.2003 bis 30.06.2012 Seit Dez. 2004 Vorstandsmitglied Lechwerke AG Ressort: Erzeugung, Netzservice und Vertrieb/Marketing Vorstandsvorsitzender des Bundesverbandes Wärmepumpe e. V Seit Juli 2012 Selbständiger Berater: Energy Consulting Bildungsinitiativen, Energieeffizienz
3 Das Energiekonzept der Bundesregierung Quelle: Gesamtverband Steinkohle e.v.
4 Entwicklung der deutschen Treibhausgas- Emissionen 1990-2013 und Zielwerte bis 2050
Endenergieverbrauch in Deutschland 2014 5 26% 22% Strom Wärme Verkehr 52% Quelle: BMWi, BWP
6 Energiebedarf in Deutschland für einen durchschnittlichen Haushaltskunden Quelle: Stiebel Eltron
TWh 7 Bedeutung des Wärmesektors Quelle: BWP 1200 1000 800 600 400 200 Anteil (Nicht-) Erneuerbare Energien nach Sektoren 27,4 % 12,5 % 0 Strom Wärme Verkehr Erneuerbar 162,5 145,5 35,7 Nicht-Erneuerbar 430,6 1015,6 331,8 Der Gebäudebereich steht für rund 60 Prozent des Energieverbrauchs und ein Drittel der CO 2 -Emissionen in Deutschland. 9,7 % Endenergieverbrauch Deutschland nach Sektoren in 2014 (AGEE-Stat, Stand Februar 2016)
8 Integration Strom- und Wärmemarkt Quelle: BWP
9 Energielabel Einordnung Produktlabel (ab 26.09.2015) Nur noch Wärmepumpen erreichen die höchste Effizienzklasse. Quelle: BWP
10 Markthindernis Strompreise Quelle: BWP
11 Smarte Stromversorgung
12 E-Mobility
13 Ein Großteil der privaten Fahrten sind kurz und erfolgen regelmäßig Fahrtzweck Fahrstrecke Anteil Pkw-Gesamt Urlaub Geschäftlich Einkauf Arbeitsweg 615,2 km 22,4 km 7,5 km 17,6 km 3,7% 16,4% 17,3% 29,7% Freizeit 14,6 km 32,9% Im Mittel fährt jeder Pkw 2,4 Fahrten/Tag von je 14,3 km Länge Elektromobilität ist mit den heutigen technologischen Mitteln sowohl gesamtwirtschaftlich attraktiv als auch realisierbar Quelle: Studie Bain & Company, Hersteller, Presse Quelle: Bundesverkehrsministerium, KID 2002 Quelle: Lechwerke AG
14 Die Nationale Plattform Elektromobilität hat klare Ziele für 2020 formuliert: 1 Million E-Fahrzeuge Entwicklungsplan Elektromobilität in Deutschland Kunden- Segmente Marktvorbereitungsphase Hochlaufphase Massenmarkt 4.000.000 Zweitwagennutzer 1.000.000 Firmen / Flotten 100.000 500.000 600.000* 2011 2014 2017 2020 Carsharing Zielanzahl an elektrischen Bestandsfahrzeugen in Deutschland (nach NPE) EU-weite Anzahl bei Erwartung von 5% Neuwagenanteil (Schätzung RWE) *Korrektur der NPE in 2012 Quelle: Lechwerke AG
15 Mit mehr Strom aus Wind und Sonne wird der Ausgleich von Erzeugung und Last zur Herausforderung Stromerzeugung Stromverbrauch 230 V 50 Hz mögliche technische Maßnahmen Flexibler Kraftwerksbetrieb 1 2 Ausbau der Stromnetze Smart -Technologien 3 4 Speicherung von Energie 1 2 Kombination von und ist effektivster Weg; und als Ergänzung 3 4
16 Struktur der Stromerzeugung
17 Karte der Windleistung und Kraftwerke in Deutschland Quelle: Umweltbundesamt
18 Jahresvolllaststunden deutscher Kraftwerke Kernenergie 7.330 Braunkohle Biomasse 6.600 6.400 Steinkohle Wasserkraft 3.870 3.820 Erdgas 3.180 Wind Mineralöl Pumpspeicher Photovoltaik 1.380 1.210 1.100 900 Volllaststunden: Erzeugung (MWh)/installierte Leistung (MW). Datenquelle: BDEW (Bezugsjahr 2010), 2011
19 Nutzung der Windenergie 2013 Anzahl, Leistung, Erzeugung Jahresvolllaststunden Quellen: BDEW-Jahresstatistik Stromerzeugungsanlagen, Meldungen der ÜNB über Einspeisung von EEG-Strom
20 Nutzung der Photovoltaik 2013 Anzahl, Leistung, Erzeugung Jahresvolllaststunden Quellen: BDEW-Jahresstatistik Stromerzeugungsanlagen, Meldungen der ÜNB über Einspeisung von EEG-Strom
21 Nutzung der Biomasse zur Verstromung 2013 Anzahl, Leistung, Erzeugung Jahresvolllaststunden Quellen: BDEW-Jahresstatistik Stromerzeugungsanlagen, Meldungen der ÜNB über Einspeisung von EEG-Strom
22 Photovoltaikanlagen in Deutschland 2014
23 Windanlagen in Deutschland 2014
24 Inanspruchnahme des Gas-Kombiblockes Gersteinwerk F im Juni und Juli 2009 MW Gersteinwerk Block F (427 MW) Juni 2009 Juli 2009
25 Inanspruchnahme des Gas-Kombiblockes Gersteinwerk F im Juni und Juli 2011 MW Gersteinwerk Block F (427 MW) Juni 2011 Juli 2011
26 Neue Herausforderung: Enorme Schwankungen bei der Erzeugung 1.400 1.200 Einspeisung ins LEW-Netz in MW 08.05.2013: 1.228 MW 1.000 800 600 400 200 23.11.2013: max.: 25 MW 0 1 5 9 13 17 21 25 29 33 37 41 45 49 53 57 61 65 69 73 77 81 85 89 93 0 Uhr 12 Uhr 0 Uhr Quelle: LEW Verteilnetz GmbH
Typischer Lastgang Winter Typischer Lastgang Sommer 27 Mit dem Ausbau der erneuerbaren Energien steigt die fluktierende Stromerzeugung weiter an Solar- und Windenergie sind tageszeit- und wetterabhängig Volatilität bei Stromeinspeisung aus erneuerbaren Energien nimmt zu kurzfristiger Ausgleichsbedarf: Einspeisung über Bedarf, Deckung Residuallast langfristiger Ausgleich von Flauten Quelle: Interne RWE - Studie zu Integration EE Quelle: Analyse RWE 1 Beispielszenario mit 80 % EE (47 % Wind, 13 % PV, 20 % Wasser, Biomasse, Geothermie). Paul Waning, Import/Export Energy Consulting, und Bildungsinitiativen, Energieeffizienz Netzengpässe nicht berücksichtigt.
28 Konventionelle Kraftwerke: weiter wichtige Sicherheitssäule im künftigen Energiemix Deutschland braucht die Modernisierung der Energieinfrastruktur für eine zukunftsfähige Stromerzeugung Sonstiges Erneuerbare Energien Gas 10% 4% 25% Braunkohle 30%-40% Erneuerbare Energien 30% 2015 14% nach 2020 18% Kernenergie 60%-70% Steinkohle Erdgas, Kohle Quelle: AG Energiebilanzen
29 Zukünftig ist ein Großteil der Erzeugung lastfern ++ Offshore- Windparks konventionelle Kraftwerke ++ -- KKW-Stilllegung Regionale Leistungsbilanz 2008 Regionale Leistungsbilanz 2030 Quelle: Amprion GmbH
30 Leistungsbilanz 2022 definiert den Transportbedarf Leistungsbilanz Region 1: -15,0 GW + 23,6 GW + 1,5 GW + 4,3 GW = 14,4 GW 2 Leistungsbilanz der Regionen 3 1 23,4 GW 2 4 1 14,4 GW 2 7,0 GW 3-3,0 GW 4 11,7 GW 7 5 10,3 GW 26,7GW 6 5-3,5 GW 6-5,2 GW 7-5,7 GW Quelle: Amprion GmbH
31 Zukunftsfähige Netzstruktur in B2022 erfordert Netzausbau und innovative Technologien Ausbau und Optimierung des Netzes bei Amprion Neubau von AC-Leitungen (Drehstrom) insbesondere in Bestandstrassen Hochtemperaturleiterseile HVDC (Hochspannungsgleichstromübertragung) HVDC auf bestehendem Gestänge Teilverkabelung (EnLAG) in sensiblen Bereichen Innovative Technologien müssen zunächst in der Praxis getestet werden, bevor sie im großen Maßstab zum Einsatz kommen! Quelle: Amprion GmbH
Pilotprojekte von Amprion 32 Teilverkabelungspilotprojekt Gasisoliert Leitungen (GIL) am Flughafen Frankfurt Versuchsaufbau eines DC Stromkreises auf bestehendem Gestänge in Datteln Hochtemperaturseile für höhere Übertragungsleistung Quelle: Amprion GmbH
33 Spannungsebenen und Versorgungsnetze gestern und heute Netzebene 380/220kV Übertragungsnet z Verteilnetz 110 kv 20/10 kv 0,4 kv In den Generatoren der Großkraftwerke wird die elektrische Energie mit ca. 21... 27 kv erzeugt und unmittelbar am Kraftwerk auf 380 kv umgespannt. Im überregionalen europäischen Verbundnetz (Höchstspannungsnetz) wird die elektrische Energie teilweise über weite Entfernungen zu den Verbrauchsschwerpunkten übertragen. Aus dem Höchstspannungsnetz wird über Netzkuppeltransformatoren das vermaschte regionale Hochspannungs-Verteilernetz der einzelnen EVU gespeist. Mittellast-Kraftwerke (z. B. Wasserkraftwerke, Windparks) speisen in diese Netze ein. Große Industriebetriebe verfügen aufgrund ihres hohen Leistungsbedarfs teilweise über eigene 110-kV-Anschlüsse Das Mittelspannungsnetz dient zur regionalen Verteilung in den Regionen. Hier speisen auch größere EEG-Anlagen (z.b. Wind, Biogas, PV-Parks) ein. Quelle Symbole: Internet Das Niederspannungsnetz dient zur Versorgung der Endkunden (Haushalts- und Gewerbekunden). Hier speisen vor allem die Vielzahl der PV-Anlagen ein.
34 Speicherkraftwerke Pumpspeicherkraftwerk in Vianden Druckluftspeicher Projekt ADELE
35 Markttrends Vorhandene Speicherkapazität Pumpspeicher Kraftwerke 4 TWh/a 1 Warmwasser Speicher 6 TWh/a 2 Wärmepumpen 3 TWh/a 3 Quelle: 1) Wikipedia, 2) Fraunhofer IBP, Bericht ES-342 01/2012, 3) BWP-Branchenstudie 2011
36 Eine Intelligenz im Netz überwacht den Netzzustand und optimiert die Netznutzung Im Zentrum des intelligenten Stromnetzes arbeitet der Smart Operator. Er ist über Kommunikationstechnik (z. B. Glasfasernetz) mit Stromerzeugern, Verbrauchern und Speichern im Stromnetz verbunden. Er erfasst Einspeisungen, Aufnahmefähigkeit, Lasten und Speichermöglichkeiten im Stromnetz. Er verarbeitet Wetterdaten und Lastprognosen Der Smart Operator stimmt diese Faktoren aufeinander ab und bringt sie in Einklang. So sorgt er für den Ausgleich der Netzlasten.
37 Ziele des Projekts Smart Operator in der Siedlung Wertachau Erproben eines Niederspannungsnetzes mit intelligenten Komponenten, um die Aufnahmefähigkeit des Netzes zu erhöhen und Netzausbaumaßnahmen zu vermeiden. Praktische Erfahrungen für den Netzbetrieb und die Netzausbauplanung mit besonderem Fokus auf Fotovoltaik-Einspeisungen. Zuverlässiger Netzbetrieb durch intelligente Netzkomponenten zur Kompensation von schwankenden Last- und Einspeiseleistungen. Erfahrungen mit der Kommunikationsanbindung von Haushalten über ein Glasfasernetz Einbau und praktische Erfahrungen mit intelligenten Netzkomponenten und Geräten in den Haushalten. Möglichkeit und Akzeptanz von variablen Stromtarifen. Aktiver Beitrag zur erfolgreichen Umsetzung der Energiewende.
38 Entwicklung der Börsenpreise
39 Entwicklung Strompreise: Industrie und Haushalte
Steuern und Abgaben für Haushalte 40
41 Entwicklung der EEG-Umlage über Zielmarke 6,24 ct/kwh 6,35 ct/kwh 6,17 ct/kwh 5,28 ct/kwh 3,59 ct/kwh 3,53 ct/kwh 2,05 ct/kwh 1,11 ct/kwh 1,01 ct/kwh 0,68 ct/kwh 0,54 ct/kwh 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 Angaben netto
Die Energiewende gibt es nicht kostenlos 42
Erzeugung Verteilung Vertrieb 43 Das Gelingen der Energiewende der Bundesrepublik Deutschland ist mit folgenden Risiken behaftet Ausbau der Offshore Windenergieanlagen wird zu teuer und technisch zu schwierig Ausbau der PV geht ungebremst weiter, da sich Eigenverbrauch immer besser rechnet Reservekapazität führt zu hohen Leistungspreisen oder zu staatlichen Zuschüssen für Kraftwerksbetreiber Technischer Ausbau bei Hochspannungsnetzen verzögert sich Energiespeicher müssen wirtschaftlich neu bewertet werden Der Eigenverbrauch führt zu weiter steigenden Netznutzungsendgelten und zu sinkenden Konzessionsabgaben Sozialer Druck aus der Kostenentwicklung führt zum Stillstand der Entwicklung Neue Geschäftsmodelle bieten zu wenig Anreiz für Kunden und Vertriebe
44 VIELEN DANK FÜR IHRE AUFMERKSAMKEIT.
45 Back up
46 Netzkonzept für die Energiewende X X X Windparkanbindung im Norden an ein leistungsstarkes, regionales Ost- West-Netz Windsammelschiene Integration der Solarenergie im Süden durch regionale Netzverstärkung Solarsammelschiene Verbindung der Sammelschienen mit Gleichstromleitungen Je nach Wetterlage kann so Nord-, Mittel- oder Süddeutschland mit Strom aus Erneuerbaren Energien versorgt werden Alpine Pumpspeicher stabilisieren das System mit der schnell regelbaren Leistung Quelle: Amprion GmbH
47 Gesetzlicher Rahmen Bundesbedarfsplangesetz (Juli 2013) stellt für 36 bundesweite Vorhaben die energiewirtschaftliche Notwendigkeit und den vordringlichen Bedarf zur Gewährleistung eines sicheren und zuverlässigen Netzbetriebes fest. Für die 16 länder- bzw. grenzübergreifenden Projekte führt die Bundesnetzagentur die Bundesfachplanung und im Anschluss die Planfeststellungsverfahren durch. Vorhaben Nr. 5: Gleichstrompassage Süd-Ost ca. 450km, geplante Inbetriebnahme in 2022 Quelle: Amprion GmbH Quelle: Bundesnetzagentur
48 Die Suche nach dem Korridor Antrag auf Bundesfachplanung muss einen Vorschlag für den beabsichtigten Verlauf eines Trassenkorridors enthalten. Ausgangspunkt: Ellipse mit Netzverknüpfungspunkten Ziel: Identifizierung konfliktarmer Trassenkorridore Vermeidung/Minimierung von Raumkonflikten Ablauf: 1. Grobkorridorfindung als Zwischenschritt zur 2. Trassenkorridorfindung Quelle: Amprion Quelle: Bundesnetzagentur
49 1. Schritt: Grobkorridorsuche Raumwiderstandsanalyse im Untersuchungsraum (Ellipse) Ermittlung geeigneter Bündelungsoptionen: Höchst- und Hochspannungs-Freileitungen, Bahnstromnetz, Autobahnen, Schienenwege, Bundesstraßen Abgrenzung bündelungsfreier Grobkorridore Bildung von ca. 15 km breiten Korridoren, Grobkorridore sind ein Zwischenschritt auf der Suche nach einem Trassenkorridor innerhalb dessen die Leitung verlaufen wird Quelle: Amprion GmbH
50 2. Schritt aktuell: Trassenkorridorfindung Suche nach 1 km breiten Trassenkorridoren Vorschlag eines Vorzugstrassenkorridors, Vorlage Mitte Januar Infoveranstaltung in Meitingen Anfang Februar, Antrag auf Bundesfachplanung erst danach Quelle: Amprion GmbH
51 In einem Konverter kann Drehstrom in Gleichstrom umgewandelt werden oder umgekehrt. Funktionaler Aufbau Drehstrom-Anschluss Transformatoren liefern die passende Eingangsspannung für die Umrichter Im Umrichter erfolgt die Umwandlung zwischen Gleich- und Drehstrom. Diese empfindlichen Bauteile werden in Hallen untergebracht. Gleichstrom-Schaltanlage mit Gleichstrom-Anschlüssen Quelle: Siemens Quelle: ABB Quelle: Amprion GmbH
52 Energiewende in Deutschland wird durch schnelle Realisierung innovativer HGÜ-Leitung Ultranet unterstützt Ultranet strebt schnelle Realisierung vor 2017 an durch weitestgehende Nutzung der vorhandenen Infrastruktur Führung AC- und DC-Stromkreisen auf einem Gestänge bidirektional nutzbar Nur abschnittsweiser Neubau R S T DC-System k + - Erhöhung der Kapazität bestehender Trassen / Steigerung der Energiedichte und Verbesserung der Systemsicherheit R S T System R S T AC- System AC- AC- System Quelle: Amprion GmbH