und Auswirkungen auf den konventionellen Kraftwerkspark

Ähnliche Dokumente
Welche Rolle spielt die Speicherung erneuerbarer Energien im zukünftigen Energiesystem?

Netzausbau vs. Speicher vs. Energiemanagement? Möglichkeiten und Grenzen der Ausgleichsmaßnahmen

to-gas als Systemlösung für die Integration erneuerbarer Energien Power-to 1) Warum brauchen wir Power-to-Gas? 2) Wie funktioniert Power-to-Gas?

Haben wir ein Speicherproblem?

(Markt) Integration von Speichern 1. Speicherbedarf: Wann, welche, wieviele? 2. Speicherförderung: Wie gelingt der Anreiz?

Eine Energiewende mit Versorgungssicherheit ist möglich Technische und strategische Aspekte

Michael Sterner 1, Yves-Marie Saint-Drenan 1, Norman Gerhardt 1, Michael Specht 2, Bernd Stürmer 2 und Ulrich Zuberbühler 2

Workshop des Graduiertenzentrums für Umweltforschung und -lehre: Erneuerbare Energien und regionale Energieversorgung als interdisziplinäre Aufgabe

Energieforum Bayerische Gemeindezeitung. Bürgerhaus Garching, 30. Juni Dr. Albrecht Schleich, RHEIN MAIN DONAU AG

Stromspeicher in der Energiewende

Die Energieversorgung von morgen Funktionsweise und Technologien

Power-to-Gas für eine Nutzung im Strom-, Wärme- und Verkehrssektor

Stromspeicher. Potential für großtechnische Speicher in Deutschland Ergebnisse einer Stromsystemmodellierung. Dipl.-Ing.

Die Rolle von Power to Gas in einem zukünftigen, regenerativen Energiesystem. Vision und Wirklichkeit

Technologievergleich einer regenerativen Energieversorgung des Verkehrs

Energiewende in Deutschland und Europa: Flexibilitätsoptionen für den zeitlichen und räumlichen Ausgleich von Strombedarf und Stromerzeugung

Ausbau der Erneuerbaren Energien und das Energiekonzept der Bundesregierung

Anteile der Energieträger an der Stromerzeugung in Deutschland 2003

Integration Erneuerbarer Energien

Anforderungen an das GKM

Energiewende eine gemeinsame Herausforderung für Strom- und Gasnetze. aus Sicht Strom

Stromerzeugung, Lastdeckung und

Bedarf an Reservekraftwerken für die Energiewende

Die Rolle der Windenergie in der Energiewende: Chancen und Herausforderungen

Power-to-Gas Schlüsseltechnologie für Energiespeicher und nachhaltige Mobilität

Transformation zu 100% Erneuerbare Energien Regionalstrom als Option. Carla Vollmer Umweltbundesamt 12. Juli 2013

Stand, Technik und Wirtschaftlichkeit der Energiewende

Energielandschaft 2050: Elektrisch und innovativ

Chancen von PtG-Anlagen für die Landwirtschaft Thüringens - Ergebnisse aus dem F/E Projekt am Eichhof

Erneuerbare Energien 2008 Chancen und Perspektiven Hybrid-Kraftwerk. BUND Brandenburg

DIE ENERGIEWENDE BEWERTUNG AUS SICHT DER NATURWISSENSCHAFT

Energieperspektive 2050 Deutschland Energiewende und dann?

Umdenken. Clevere Lösungen für die Energiezukunft Nachhaltigkeitsdialog, Wiesbaden 4. Februar Dipl.-Ing. Christian Synwoldt

Der Einsatz Regenerativer bedarf langfristig sicherer Rahmenbedingungen

Aspekte zur Wirtschaftlichkeit des Kraftwerksprojekts Innervillgraten. Dr. Jürgen Neubarth :: Lienz, 26. Jänner 2015

Energiewende und weiter?

Studienvergleich. Titel

German Government s Scenario to Supply 80% of Power Consumption by Renewable Energy in 2050 Dr. Kurt Rohrig Fraunhofer Institut für Windenergie

Dr. Florian Steinke, Dr. Clemens Hoffmann April 2011 Copyright Siemens AG All rights reserved.

Die Rolle der Photovoltaik bei einer 100%-Versorgung Deutschlands mit Erneuerbaren Energien. E. Waffenschmidt. Bad Staffelstein, März 2009

Stromspeicher in der Energiewende

UMGANG MIT HOHEN PHOTOVOLTAIK- PRODUKTIONSANTEILEN IM DEUTSCHEN STROMNETZ

Energiewende Nordhessen

Nächste Generation der Stromnetze im Kontext von Elektromobilität

100% erneuerbare Stromversorgung bis 2050: klimaverträglich, sicher, bezahlbar

Geschäftsbericht unsere Region gemeinsam erfolgreich machen

Eine Illustration der anstehenden Herausforderungen der Energiewende Inklusive Annex BERLIN,

Integration erneuerbarer Energien in das Stromnetz: Die Wasserkraft im Wettbewerb der Flexibilisierungsoptionen

Wasserstoff aus erneuerbaren Energien wann ist wie viel möglich und sinnvoll?

in Deutschland Thomas Pregger Institut für Technische Thermodynamik, Abteilung Systemanalyse & Technikbewertung Seite 1

Energiespeicher in Deutschland Bedarf Technologien Rahmenbedingungen

Speichertechniken für die zukünftige Energieversorgung Energiespeicher-Symposium Stuttgart 06./07. März Ulrich Wagner

Die Rolle von Gasnetzen in der Energiewende

Die Energiewirtschaftliche Bewertung der Wärmepumpe in der Gebäudeheizung

Herausforderungen der Systemintegration Erneuerbarer Energien. Dr. Ruth Brand Schock, Vizepräsidentin des Landesverbands Erneuerbare Energien

Standortbestimmung Energiewende Installierte Kraftwerksleistungen Deutschland 2015

von Photovoltaik-Anlagen aus gesamtwirtschaftlicher Sicht

Die Vision einer 100%ig regenerativen Energieversorgung.

Herausforderungen für die Eigenerzeugung durch die Energiewende

Energiespeicher- Technologien aus der Sicht eines Herstellers für die Expertenrunde Arbeitskreis Energiespeicher am 25. März 2015 in Potsdam

Einsatz von Lastausgleichsmaßnahmen in Europa bei konservativem und bei optimistischem Netzausbau

Effizienz künftiger Biomassenutzung - Möglichkeiten und Grenzen zur Integration in die Stromversorgung

Power-to-Gas: Energiespeicherung durch die Kopplung von Strom- und Gasnetzen

German Government s Scenario to Supply 80% of Power - Consumption by Renewable Energy in 2050 Dr. Kurt Rohrig Fraunhofer Institut für Windenergie

Power-to-Gas: Entwicklung, Chance für dezentrale Konzepte, Kosten + Impuls PV vs. Solarthermie

Power-to-Gas Neue Energiespeichertechnologie der Zukunft

Positive Effekte von Energieeffizienz auf den deutschen Stromsektor

ÖWAV-Konferenz Speicher-/ Pumpspeicherkraftwerke Einbindung österreichischer Pumpspeicher in den europäischen Strommarkt: Das Netz als Flaschenhals?

Die Rolle der Wasserkraft in der Energiewende

Optimierung der Marktbedingungen für die Regelleistungserbringung durch Erneuerbare Energien

Energiewende und schneller Atomausstieg_ - Technische Herausforderungen und Konsequenzen -

Herausforderungen für das Kraftwerk der Zukunft

Wege zu einer klimaverträglichen Energieversorgung

Mikro-KWK und virtuelle Kraftwerke: Ein Blick in die nahe Zukunft. von ASUE und ead. Prof. Dr. Uwe Leprich, IZES ggmbh Berlin, 8.

BEE. Weltenergiebedarf. (vereinfachte Darstellung nach Shell, Szenario Nachhaltiges Wachstum ) 1500 Exajoules erneuerbare Energien

Virtuelle Kraftwerke in der Praxis

Positive Effekte von Energieeffizienz auf den deutschen Stromsektor

easyoptimize: Energiemanagement zur Vermarktung der Flexibilität von Mikro- und Mini-KWK-Anlagen

Ausbau Erneuerbarer Energien: Aktueller Stand und Szenarien in Deutschland

Dr.-Ing. Michael Sterner; M.Sc. Mareike Jentsch, Dipl.-Ing. Tobias Trost (IWES) Dr. Michael Specht (ZSW)

REGIONALE ENERGIESPEICHERKONZEPTE

OTH Regensburg seit 170 Jahren Lehrbetrieb. Können Speicher den Netzausbau ersetzen? Wann brauchen wir welche Speicher im Kontext Energiewende?

Themenbereiche: Agora Energiewende, IAEW, ISEA RWTH Aachen, ef.ruhr, FENES. Schlagwörter: Flexibilitätsoptionen, Netzintegration, Lastmanagement

Audi e-gas Projekt: Audis Weg zu CO 2 -neutraler Mobilität FH Flensburg, Ringvorlesung Elias Hammer Nachhaltige Produktentwicklung AUDI AG

Droht Deutschland eine Stromlücke?

Speicher und andere Flexibilitätenfür die Energieversorgung der Zukunft»

Energiespeicher als Schlüssel zur erfolgreichen Energiewende Key-Note

Solar Cities Energiewandel für die Stadt der Zukunft

Dezentrale Technologien Herausforderungen und Potentiale für das Energiemanagement

Einfluss des Ausbaus der Photovoltaik auf den Betrieb von herkömmlichen Grundlastkraftwerken in Deutschland

Bedarf an Energiespeichern in Deutschland Ergebnisse aus aktuellen Studien

Die Zukunft der Photovoltaik hat die Energiewende ohne sie eine Chance?

Audi e-fuels für nachhaltige Mobilität

DGB-Workshop EU-Energiestrategie 2020 Das Zuhausekraftwerk oder europäscher Netzausbau?

Windenergie in Hessen

Strom- und Gasnetze: Zwei ungleiche Partner auf gemeinsamem Weg?

Energie & emobility 1. Stromquellen Die vier+2 Elemente

Themenbereiche: UBA. Schlagwörter: Verkehr, Treibhausgase, Klimaschutz. Rosemarie Benndorf et al. Juni 2014

P r o f. D r. M a r t i n W i e t s c h e l

Die Bedeutung von dezentralen PV-Systemen für die deutsche Energiewende

Transkript:

Dynamische Simulation des BEE-Szenarios und Auswirkungen auf den konventionellen Kraftwerkspark Dr. Michael Sterner, Yves-Marie Saint-Drenan, Norman Gerhardt, Amany von Oehsen, Dr. Kurt Rohrig, Prof. Dr. Jürgen Schmid (IWES)

Untersuchungshorizont BEE-Studie Was wurde untersucht? EE-Einspeisung des BEE-Szenarios für 2020 auf Basis des Wetterjahres 2007 Fluktuationen in der Stromversorgung 2 Ausgleichsoptionen: Transport & Speicher Lastprofil (Residuale Last), welches vom konventionellen Kraftwerkspark zu decken ist Was wurde nicht untersucht? Kraftwerkseinsatzplanung der konventionellen Kraftwerke Netzaspekte: Netzausbau Netzengpässe Technische Versorgungssicherheit: gesicherte Leistung Regelleistung Bewertung des BEE-Szenarios für 2020

Simulation von 2007: 15% EE - ein Jahr stündliche Auflösung Quelle: Sterner et al., 2010

BEE-Szenario 2020: 47% EE - ein Jahr stündliche Auflösung IWES, 2009 Quelle: Saint-Drenan et al., 2009

BEE-Szenario 2020: 47% EE - ein Jahr wöchentliche Auflösung IWES, 2010 Quelle: Saint-Drenan et al., 2009

BEE-Szenario 2020: 47% EE - ein Quartal tägliche Auflösung IWES, 2010 Quelle: Saint-Drenan et al., 2009

Ergebnisse zur fluktuierenden EE-Einspeisung Einspeisung von 47% (BEE) EE-Einspeisung immer vorhanden (15% - 110% Lastdeckung) Gute Korrelation auf jährlicher Basis, starke Flukt. auf wöchentl. Basis Dauerbetrieb von konventionellen Kraftwerken nimmt ab klassischer Grundlastbereich löst sich auf - Überkapazitäten höherer Mittel- und Spitzenlastbedarf Unterkapazitäten Konventionelle Kraftwerke müssen flexibler werden häufiger Teillastbetrieb häufige An- und Abfahrvorgänge notwendig Wirtschaftlichkeit unsicher

Generelle Tendenzen Erneuerbare Energien reduzieren den Grundlastbedarf drastisch Anforderungen an den konventionellen Kraftwerkspark Technologische Herausforderungen hohe Flexibilität, hohe Robustheit hohe Regelbarkeit, dafür entscheidend: (1) Mindest-Stillstandzeiten, (2) Anfahrdauer, (3) Mindest-Betriebszeiten Wirtschaftlichkeit unsicher geringere Auslastung nur Back-up für gesicherte Leistung für wenige Stunden Potentieller Systemkonflikt technisch: (1) Abregelung von konvention. vs. erneuerbare Energien (2) Ausbau von allen Erzeugungsarten (Überkapazitäten) wirtschaftlich: z.b. viel Wind geringere Großhandelspreise (EEX) geringere Einnahmen mit Grundlast-KW

BEE-Szenario Szenario: Residuale Last für 2020 EE-Anteil: 47%

BEE-Szenario Szenario: Residuale Last für 2020 EE-Anteil: 47% 20 GW Bereich der Kernkraftwerke

BMU Leitstudie: Residuale Last für 2050 EE-Anteil: 78% Ausgleich notwendig

Ausgleichsmaßnahmen in 100% EE-Stromversorgung EE übernehmen die Systemdienstleistungen von konv. Kraftwerken Transport Netzausbau Europäisches Supergrid Speicher Kurzzeit (Tage): Pumpspeicher, Druckluft, Batterien Langzeit (Saisonal): Pumpspeicher in Norwegen, Wind / Solarstrom im Erdgasnetz als EE-Methan Energiemanagement Erzeugung: Kombikraftwerk mit EE-Prognosen, Gas-KW mit EE-Methan Verbrauch: Gesteuerter Verbrauch (E-KFZ, Wärmepumpen, Smart Grids) Technische Stabilität durch alle 3 Maßnahmen gegeben Regenerative Vollversorgung technisch möglich

Kontakt Dr. Michael Sterner Fraunhofer Institut für Windenergie und Energiesystemtechnik +49 561 72 94 361 msterner_at_iset.uni-kassel.de Vielen Dank!

BACKUP

EEX und Wind

Korrelation Wind & Last & EEX deutliche Zusammenhänge nge stündliche aufgelöste Daten für 2007 und 2008 Negative Strompreise zu Schwachlastzeiten bei wenig / viel Wind Wind senkt den Spotmarktpreis Quelle: IWES - work in progress, 2010

Auswirkungen von EE auf die Merit-Order Quelle: RWE, LBBW Research., 2010

EE haben einen Strompreis-dämpfenden mpfenden Effekt Gründe: EE haben - keine Brennstoffkosten - keine CO 2 -Kosten - sinkende Investitionskosten Quelle: LBBW Research., 2010

BEE-Studie

80 70 60 50 40 30 20 10 Jan Feb Mar Apr May Jun Jul Aug Sep Oct Nov Dec Jan 0 16 14 12 10 8 6 4 2 0 Jan Feb Mar Apr May Jun Jul Aug Sep Oct Nov Dec Jan 35 30 25 20 15 10 5 0 Q1-05 Q2-05 Q3-05 Q4-05 Q1-06 Dynamische Modellierung der erneuerbaren Einspeisung Aufbau des Modells SimEE Zeit Zeit Windeinspeisung [GW] PV-Einspeisung [GW] Last [GW] Zeit Auflösung: Zeitlich: 1 Stunde Räumlich: 14x14 km Quelle: Saint-Drenan et al., 2009

Simulation des Szenarios BEE 2020 47% EE-Strom Annahmen des BEE zum EE-Ausbau bis 2020 Energie Leistung Energie [TWh/a [ TWh/a] Leistung [MW] [TWh/a TWh/a] [MW] 2007 2007 (meteorologisches Jahr) 2020 2020 (Normal-Jahr) Wasserkraft 4.720 21,3 6.500 31,9 Windenergie onshore 22.247 39,7 45.000 112,1 Windenergie offshore 0 0,0 10.000 37,0 Photovoltaik 3.811 3,0 39.500 39,5 Geothermie 3 0,0 655 3,8 Bioenergie 4.092 24,7 9.338 54,3 davon biogener Abfall 1.063 4,1 1.063 4,3 davon fest 1.178 8,1 2.900 14,5 davon flüssig 300 1,5 300 2,3 davon Biogas 1.271 8,9 4.800 31,2 davon Klär-/Deponiegas 280 2,1 275 2,1 EE Gesamt 34.873 88,7 110.963 278,4 Bruttostromverbrauch 617,0 594,5 EE-Anteil (%) 14,4 46,8 Quelle: BEE, 2009

47% EE Woche der minimalen EE-Einspeisung Einspeisung EE folgen in geschickter Kombination dem Strombedarf Zu jedem Zeitpunkt EE- Einspeisung mind. 15% Quelle: Saint-Drenan et al., 2009

47% EE - Auswertung: deutlich weniger Grundlastbedarf Spitzen- last Mittel- last Grund- last Quelle: Saint-Drenan et al., 2009

47% EE - Auswertung: deutlich weniger Grundlastbedarf Spitzen- last Mittel- last Grund- last Quelle: Saint-Drenan et al., 2009

47% EE - Bedarf an konventionellen Kraftwerken IWES, 2010 56 GW auf 27 GW (ca. 50%) Quelle: Saint-Drenan et al., 2009

47% EE - Häufigkeit der An- und Abfahrvorgänge - Beispiel IWES, 2010 Quelle: Saint-Drenan et al., 2009

Anzahl der notwendigen Abregelungen Abregelungen in 500 MW Blöcken IWES, 2010 Quelle: Saint-Drenan et al., 2009

Anzahl der notwendigen Abregelungen Abregelungen in 500 MW Blöcken IWES, 2010 Quelle: Saint-Drenan et al., 2009

Ausgleich durch Kopplung von Strom- und Gasnetz

Renewable Power (to) Methane erneuerbares Methan Stromspeicherung durch Kopplung von Strom- und Gasnetz IWES, ZSW, 2009 Quelle: Specht et al, 2009 Sterner, 2009

Renewable Power (to) Methane erneuerbares Methan Energievektor für Wind und Solar in den Verkehrssektor IWES, ZSW, 2009 Quelle: Specht et al, 2009 Sterner, 2009

100% EE-Strukturen Strukturen: das Gasnetz als wesentliches Element carbon sink energy system Quelle: Sterner, 2009

Simulation einer regenerativen Vollversorgung Strom Szenario BMU Leitstudie 2008 für 2050 x 1.2 für Deutschland Überschuss Stromverbrauch (Last) in GW Quelle: Sterner, 2009

Vorteile der Kopplung der Energienetze - erneuerbares Methan Speicherung von EE im Erdgasnetz und flexibler Einsatz Langzeitspeicher, keine Speicherbegrenzung, vorhandene Infrastruktur, weniger Konkurrenz zu anderen Lagerstätten, Nutzen des größten vorhandenen Energiespeichers Stabile Stromversorgung mit EE Regel- und Ausgleichsenergie für fluktuierende EE von fluktuierenden EE Grundlast aus EE Kombination EE & Gasturbinen / GuD / Mini-KWK CO 2 -neutraler kohlenstoff-basierter Energieträger für Verkehr (und Wärme) hohe Energiedichte, keine Begrenzung der KFZ-Reichweite, keine Konkurrenz zu Nahrung bzw. landwirtschaftlichen Nutzflächen CO 2 aus der Luft Recycling Energiesysteme mit Kohlenstoffsenke Minderung der Importabhängigkeit Erhöhung der Versorgungssicherheit

Weiterführende Informationen BEE (2009): Branchenprognose Stromversorgung 2020. BEE, Berlin. http://www.bee-ev.de/energieversorgung/strom/stromversorgung-2020.php LBBW Research (2010): Sector Report Energy & Power Technology, Institutional Equity Research, Landesbank Baden-Württemberg, Stuttgart. Saint-Drenan, Y.M.; von Oehsen, A.; Gerhardt, N.; Sterner, M.; Bofinger, S.; Rohrig, K. (2009): Dynamische Simulation der Stromversorgung in Deutschland nach dem BEE-Szenario Stromversorgung 2020. Fraunhofer IWES, Kassel. http://www.bee- ev.de/_downloads/publikationen/studien/2010/100119_bee_iwes- Simulation_Stromversorgung2020_Endbericht.pdf Specht, M.; Sterner, M.; Stürmer, B.; Frick, V.; Hahn, B. (2009): Stromspeicherung durch Kopplung von Strom- und Gasnetz - Wind/PV-to-SNG. ZSW / ISET Paper. Sterner, M. (2009): Bioenergy and renewable power methane in integrated 100% renewable energy systems. Limiting global warming by transforming energy systems. Kassel University, Dissertation. http://www.upress.uni-kassel.de/publi/abstract.php?978-3-89958-798-2 Sterner, M.; Gerhardt, N.; Saint-Drenan, Y.M.; von Oehsen, A.; Hochloff, P.; Kocmajewski, M.; Lindner, P.; Jentsch, M.; Pape, K.; Bofinger, S.; Rohrig, K. (2010): Energiewirtschaftliche Bewertung von Pumpspeicherwerken und anderen Speichern im zukünftigen Stromversorgungssystem. Studie für Schluchseewerke AG. Fraunhofer IWES, Kassel. http://www.schluchseewerk.de/105.0.html