Zukunftsparlament: erneuerbare Energien, nachhaltige Landwirtschaft, Mobilität und Demokratie Georg-August-Universität Göttgen 09. März 2011 1 / 30
Table of contents 2 / 30
Defition Vom Terra unabhängiger über beliebig weite Strecken. Wirkungsgrad: E raus /E re 100 % verschiedene Ansätze 1 Eletrische Energie 2 Thermische Energie 3 Chemische Energie 3 / 30
Elektrische Energie Efu hrung zu Abbildung: Quelle: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/5/55/freileitung mit Transformatorhaus.jpg Vera nderungen Leitungsverlust durch Abwa rme Pverlust = I 2 R = P U cos ϕ 2 R bis etwa 800 kv wirtschaftlich snvoll bei 110 kv etwa 6 % auf 100 km bei 800 kv etwa 0,5 % auf 100 km 4 / 30
Thermische Energie Stoffe mit hoher Wärmekapazität, z.b. flüssige Salze, werden erwärmt an anderer Stelle über Carnot-Prozess abgekühlt Carnot-Wirkungsgrad: η c = T h T n T h Beispiel: t h = 800 C und t h = 100 C = η C 65, 2 % = 1 Tn T h eher geeignet, um Energie aus Solarthermieanlagen zu speichern und gleichmäßig abzugeben 5 / 30
Thermische Energie Abbildung: Quelle: http://www.erhard.eu/picturethumbnail/302 167 10001396.jpg schon im experimentellen Esatz bei Bremsen Autos schwierig für Leitungen niedriger Wirksungsgrad 6 / 30
chemische Energie Abbildung: Quelle: http://www.spiegel.de/wirtschaft/bild-635811-1337.html künstliches Methan Siliciumdioxid + Energie Silicium + Sauerstoff SiO 2 + E Si + O 2 Transport auf Schiff 1 Silicium + Wasserstoff Silane Si m H n 2 Silicium + Sauerstoff Siliciumdioxid + Energie 7 / 30
Historie des deutschen Stromnetzes um 1900: Energieseln, über 4000 Netzbetreiber Industrialisierung führt zu Verbundnetzen heute: vier Ebenen 1 Überregionale Übertragungsnetze 220, 380 kv 2 Verteilnetze der regionalen Stromversorgungsunternehmen und Großdustrie 110 kv 3 lokalen Netze und Industrie < 110 kv 4 Versorgung von Haushalten und kleerem Gewerbe < 1 kv 8 / 30
Historie des deutschen Stromnetzes um 1900: Energieseln, über 4000 Netzbetreiber Industrialisierung führt zu Verbundnetzen heute: vier Ebenen 1 Überregionale Übertragungsnetze 220, 380 kv 2 Verteilnetze der regionalen Stromversorgungsunternehmen und Großdustrie 110 kv 3 lokalen Netze und Industrie < 110 kv 4 Versorgung von Haushalten und kleerem Gewerbe < 1 kv 8 / 30
Historie des deutschen Stromnetzes um 1900: Energieseln, über 4000 Netzbetreiber Industrialisierung führt zu Verbundnetzen heute: vier Ebenen 1 Überregionale Übertragungsnetze 220, 380 kv 2 Verteilnetze der regionalen Stromversorgungsunternehmen und Großdustrie 110 kv 3 lokalen Netze und Industrie < 110 kv 4 Versorgung von Haushalten und kleerem Gewerbe < 1 kv 8 / 30
Historie des deutschen Stromnetzes um 1900: Energieseln, über 4000 Netzbetreiber Industrialisierung führt zu Verbundnetzen heute: vier Ebenen 1 Überregionale Übertragungsnetze 220, 380 kv 2 Verteilnetze der regionalen Stromversorgungsunternehmen und Großdustrie 110 kv 3 lokalen Netze und Industrie < 110 kv 4 Versorgung von Haushalten und kleerem Gewerbe < 1 kv 8 / 30
Historie des deutschen Stromnetzes Abbildung: Quelle: http://seagmbh.com/images/karte kraftwerke.jpg 9 / 30
Historie des deutschen Stromnetzes Abbildung: Quelle: http://www.welt.de/multimedia/archive/00517/hochspannungsnetz d 517851a.jpg 10 / 30
Ausblick nach Ähnlich 11 / 30
Entwicklung der letzten Jahre - Primärenergieverbrauch Abbildung: Bundesmisteriums für Wirtschaft und Technologie (2010a) 12 / 30
Problem? ungeplanter Mehr- oder Mderverbrauch = Änderung der Netzfrequenz = Maßnahmen bei Stromerzeugern = bei großen Abweichungen ist das Netz nicht mehr stabil zu betreiben = Notabschaltungen 13 / 30
Defition Bundesmisterium für Wirtschaft und Technologie (2010b) Der Begriff telligentes Stromnetz (engl. smart grid ) umfasst die kommunikative Vernetzung der vielen Akteure des Energiesystems von der Erzeugung über den Transport, die Speicherung und die Verteilung bis h zum Verbrauch. 14 / 30
Wichtigsten Teilkomponenten Erzeuger Verbraucher Speicher Umspannwerke 15 / 30
Verbraucher: Smart-Meter Überwacht Stromverbrauch von Haushalten permanente Internetleitung notwendig meldet Verbrauch an zentralen Server Pflicht für Neubauten und Totalsanierungen (seit Januar 2010) Abbildung: Quelle: http://upload.wikimedia.org/ wikipedia/commons/ 9/9a/Intelligenter zaehler- Smart meter.jpg 16 / 30
Speicher: Speicherkraftwerke Abbildung: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/0/09/walchenseekraftwerk-2jpg.jpg17 / 30
Speicher: Vehicle-2-Grid (V2G) 90 % der Autos den Industriestaaten parken selbst während der Rush-Hour Elektroautos könnten Stromspitzen und -täler auffangen Autos nicht immer voll fahrbereit Lebensdauer von Batterien i.a. abhängig von Ladezyklen 18 / 30
Vorteile für den Verbraucher bessere Kontrolle über eigenen Stromverbrauch kann immer den preiswertesten Tarif wählen kann bei zeitunabhängigen Geräten Strom zu Niedrigpreiszeiten nutzen höhere Versorgungssicherheit Stromdiebstahl verhdern ke Ablesen mehr durch Anbieter Entgelte nach tatsächlicher Gesamtnachfrage und Netzauslastung 19 / 30
Vorteile für den Netzbetreiber weniger Invesitionen notwendig höhere Netzsicherheit komplette Kontrolle über gesamtes Stromnetz Spitzenlastzeiten fallen weg 20 / 30
Vorteile für den Netzbetreiber Abbildung: Netzskizzen: Baumstruktur (lks) und Netz (rechts). 21 / 30
für den Verbraucher permanente Internetleitung notwendig DSL-Leitung benötigt 131 kwh Smart-Meter benötigt selbst Strom bei 1 W Leistung: 9 kwh Investitionen Infrastruktur notwendig Esparungen durch Niedrigpreiszeiten mimal Kosten für Smart-Meter derzeit bei Verbraucher Smart-Meter am Internet angeschlossen: ke sicherer Schutz derzeit Vehicle-2-Grid notwendig 22 / 30
für den Verbraucher Abbildung: Quelle: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/b/b8/lastkurve.svg 23 / 30
Was ist derzeit realisierbar? Virtuelle Kraftwerke und Speicher Z.B.: Solaranlagen eer Region werden zu virtuellen Kraftwerken zusammen geschlossen flächendeckende Smart-Meter Umrüstungen an Umspannwerken 24 / 30
Was fehlt? Energieproduzenten aus regenerativen Energien Effektiver und verlustfreier Speicher wie V2G 25 / 30
Alternativen Problem: speichern von Energie mit eem hohen Wirkungsgrad Zusammenschließen von regenerativen Stromproduzenten zu Grundlastkrafwerken Wdkraftanlagen könnten Druckluft erzeugen Photovoltaikanlagen könnten Pumpspeicherkraftwerk füllen Es scheitert am Wirkungsgrad 26 / 30
notwendig, um regenerative Energien flächendeckend zu nutzen derzeit sehr wirtschaftslastig Grid muss verbraucherfreundlicher werden 27 / 30
Abstimmungsfrage Abbildung: Quelle: http://www.bundestag.de/kulturundgeschichte/architektur/reichstag/plenum/galerie/plenum.jpg Sollte die Bundesregierung den Ausbau der direkt, direkt oder gar nicht fördern? 28 / 30
Quellen I 29 / 30