Energiewirtschaft 2050 Netzsicherheitsbeirat Wien, 8. November 2011 Heinz Stigler Institut für Elektrizitätswirtschaft und Energieinnovation der Technischen Universität Graz 8. 11. 2011 Netzsicherheitsbeirat 1 von 31
Wesentliche Problemstellungen Weltbevölkerung steigt Lebensstandard steigt Weltweite Energienachfrage steigt Konkurrenz um Welt-Energievorkommen EU ist Primärenergie-arm Klimaproblematik 2 von 30
Bevölkerungspyramide 3 von 30
Prognose Weltbevölkerung 4 von 30
Weltbevölkerung nach Regionen Quelle: World Energy Outlook 2010 5 von 30
Entwicklung Weltenergiebedarf Quelle: World Energy Outlook 2010 6 von 30
Messung CO 2 -Emissionen Mauna Loa 7 von 30
Warum jetzt handeln? 8 von 30
CO2-Stabilisierung Energievermeidung Energieeffizienz Exergienutzung Europäische Energien Erneuerbare Energien Marktorganisation Netze Aufgabenstellungen 9 von 30
CH: Endenergienachfrage nach Energieträgern BAU / Neue Politik 10 von 30
CH: Strom-Nachfrage und Deckungsbedarf 11 von 30
CH: Strom-Angebot und Effizienzeinsparungen 12 von 30
CH: Elektrizitätsnachfrage nach Verwendungszweck 13 von 30
Aufkommen: 1689,2 PJ Öl: 695,7 PJ Kohle: 170,5 PJ Raffinerie Energieflussbild 2005 nichtenerget. Verbrauch Export, Lager Eigenbedarf, Verluste V D Nutzenergie: 666,6 PJ Gas: 402,9 PJ Kokerei Hochofen H,WW Iö RES: 189,1 PJ HW KWK M Strom: 73,4 PJ Wasserkraft: 157,6 PJ thkw WKW EDV,B,El Umwandlungs- Verluste: 140,7 PJ Anwendungs- Verluste: 438,6 PJ Datenquelle: Österreichische Energieagentur 14 von 30
Aufkommen: 1741,5 PJ Öl: 729 PJ Kohle: 178,5 PJ Gas: 413,8 PJ RES: 189,1 PJ Strom: 73,4 PJ Kokerei Raffinerie Wasserkraft: 157,6 PJ Hochofen Exergieflussbild 2005 HW KWK thkw WKW nichtenerget. Verbrauch Export, Lager Eigenbedarf, Verluste V D H,WW Iö M EDV,B,El Umwandlungs- Verluste: 191,3 PJ Nutzexergie: 374,4 PJ Anwendungs- Verluste: 722 PJ 15 von 30
Flußbild der technischen Arbeitsfähigkeit 1956 W C M B feste Brennstoffe flüssige Brennstoffe Erdgas, Kohlegas Strom Rohwasserkraft Nutz- Exergie Verluste Quelle: Bundesministerium für Handel und Wiederaufbau, 1958 16 von 30
Physikalisches Modell: z.b. Wasserkraft Monatl. Erzeugung aus Wasserkraft [TWh] 4,0 3,5 3,0 2,5 2,0 1,5 1,0 0,5 0,0 Modellierung der Laufwasserkraft-Erzeugung in Österreich basierend auf Abflussdaten 1977-2006 RAV Min/Max Q50 Q25/Q75 Q10/Q90 Jan Feb Mar Apr Mai Jun Jul Aug Sep Okt Nov Dez 17 von 30
Windkraft-Modellierung 1,0 Simulierte monatliche Stromerzeugung aus Windkraft in Deutschland, basierend auf Windmessdaten 1989-2008 an 12 Standorten Einspeisung bezogen auf die installierte Leistung in MW/MW 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0,0 jan feb mar apr mai jun jul aug sep okt nov dez Mittelwert q0 (Min) q5 q25 q50 q75 q95 q1 (Max) Datenquelle: OEMAG 18 von 30
PV- und Wind-Erzeugungscharakteristiken Erzeugungsfaktoren Wind und PV für eine NUTS Ebene ES und CZ % in s V A R s e d il te n - A r to k g s fa n g u u e E rz 16 14 12 10 8 6 4 2 0 Monat Wind - Spanien Wind - Tschechien PV - Spanien PV - Tschechien Die monatliche Charakteristik der RES-Einspeisung wird europaweit auf NUTS2-Ebene modelliert. 19 von 30
Wohlfahrtsökonomisch erforderliche Marktorganisation Voraussetzungen: Spitzenlastbepreisung Zwei-Perioden mit bestimmter Zeitvorgabe Nachfrage ist vorhersehbar Nachfrage in der Periode bleibt konstant Variablen Betriebskosten b linear von erzeugter Menge abhängig Kapazitätskosten β linear von installierter Kapazität abhängig 20 von 30
Lastdiagramm und Nachfragekurven 8. 11. 2011 Netzsicherheitsbeirat 21 von 31
Wohlfahrt - Ermittlung Wohlfahrt in der Schwachlastperiode Wohlfahrt in der Starklastperiode (inklusive Kapazitätskosten) 22 von 30
Wohlfahrtsökonomische Preis-Verhältnisse Maximieren der Wohlfahrt Optimale Preise 23 von 30
Gesamtes realwirtschaftliches Modell 24 von 30
ATLANTIS Systemabbildung Regelzone B (Marktgebiet B) Regelzone (Marktgebiet) D Regelzone A (Marktgebiet A) G G G Import Import MCP(A) Regelzone C Lastfluss im vermaschten Netz Engpass Engpass Engpass Redispatch Regelleistung einschalten ausschalten p PDSM p p NTC NTC MCP(B) MCP(C) q q q Marktsystem, Wirtschaft,... Elektro technik, Physik, Klima,... Elektrizitäts unternehmen im Zeitverlauf (Kraftwerke, Handel, Bilanz, GuV,...) Markt 25 von 30
Leistungsdeckung zur Jahreshöchstlast 1 0.9 Beispiel: Netzbereich AT+DE, Jan. 2010 gesicherte Leistung gesicherte Leistung mit Wartungsoptimierung Summenwahrscheinlichkeit 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 Last Reserve Kernkraftausstieg in DE 0.1 0-20 0 20 40 60 80 100 120 140 160 Leistung in GW 26 von 30
Marktgebiete und Handelsflüsse 27 von 30
Einordnung der Funktion heutiger Strombörsen Bsp. Strombörse für SEE: Jänner 2020 Marktpreis Strombörse Jänner 2020 Off-Peak Szenariogebiet: Südosteuropa BAU -Basisszenario blau: Angebot (Überschusskapazitäten) schwarz: Nachfrage (unter eigenen Erz.Kosten) 28 von 30
Verbundnetz : Hin-und-Her-Übersetzung Verbundnetz Brüssel: transmission network Binnenmarkt-Richtlinien etc. Brüssel: transmission network Übertragungsnetz ursprüngliche Funktion des Verbundnetzes im Begriff verloren! (s.a.: NTC, PDTF.) 29 von 30
Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! IEE@TUGraz.at www.iee.tugraz.at 30 von 30