100% Erneuerbare Energien für Deutschland in jeder Region und zu jeder Zeit Prof. Dr. Eberhard Waffenschmidt 31.Mai 2017, Aachen Mittwochswerkstatt des SFV und der ev. Kirche Dank an: M. Kristuf, D. Körber, S. Schaefer, A. Ait Benomar, A. Lenz
Nachhaltige Nutzung von Energie Größte Herausforderung unserer Zeit Wechsel zu 100% Erneuerbaren Energien ist die einzige Lösung 2
100% Erneuerbare Energien sind möglich Energiequellen Solarenergie Windenergie Wasserkraft Geothermie Biomase Zukünftiges Angebot Einsparungen Elektrische Energie Verkehr Wärme Solar-Strom Solar-Thermie Windkraft Wasserkraft Geothermie Bio-Wertstoffe Verluste El.Anwendungen Verkehr Prozess-Hitze Wärme Einsparungen Zukünftiger Bedarf 0 500 1000 1500 2000 2500 Infos unter: www.sfv.de Energie / Mrd kwh 3
Germany as Weltmeister 4
Entwicklung in Deutschland 1000 100 Demand? Energy per year/ TWh 10 1 0.1 0.01 0.001 1990 1995 2000 2005 2010 2015 2020 2025 2030 Time t / Years Source: BMU, AGBE 5 S.5
Bürger-Energiewende 6
Einbeziehung der Bürger 7
Finanzielle Aspkte 8
Geschwindigkeit 9
Erneuerbare sind dezentral: 100% Erneuerbare Energie Regionen 10
Wie Politiker über Erneuerbare denken 11 Land of eternal darkness Land without wind
Examples Wilpoldsried 12
Blackout Ganz Europa ist vom Blackout betroffen ganz Europa? Nein! Ein von unbeugsamen Energieaktivisten bevölkertes Dorf hört nicht auf, der Dunkelheit Widerstand zu leisten. Und es werden mehr! Bildquelle: www.tagesschau.de 13
Zellulares Netz 14
Stromnetz mit dezentraler Einspeisung 15
Zellulare Netze Zellen Autarke Zellen Bottom-up-Ansatz Schwarm-Regelung Verteilnetz Stadtgebiet Verteilnetz Übertragungsnetz Verteilnetz Verteilnetz 16
Regelung Autarke Zelle Generation Primärregelung Speicherung Virtuelle Masse Solarenergie Windkraft Bioenergie Wasserkraft Krisenmanagement Organisation Kurzschluss Blackstartfähig Rechtlich Wirtschaftlich 17
Ausgleich von Einspeisung und Verbrauch 18
Dezentrale Speicher Viele Speicher- Technologien Regelbare Erzeugung Ausgleich von Erzeugungsformen Lastmanagement Ausgleich über Distanz 19
Kombination von Solar und Wind 20
Ergänzung der Energieformen Rel. Energieerzeugung 12% 10% 8% 6% 4% 2% Energieerzeugung bezogen auf Jahresenergieertrag Photovoltaik (25%) Wind (75%) Bedarf 0% Jan Feb Mär Apr Mai Jun Jul Aug Sep Okt Nov Dez V. Quaschning, 2000 [1] 21
Lastmanagement 22
Anpassung an Verbrauch: Kombikraftwerk http://www.kombikraftwerk.de/fileadmin/flash/kk_jahresstatistik_06.swf 23
Energieflüsse 24
Prognose von Energieflüssen Übertragungsnetz-Betreiber Amprion 2012: Prognose für 2020? Quelle: K. Kleinekorte, Amprion, Vortrag FH-Köln, 9.2.2012 25
Öffentlich verfügbare Messdaten Für Deutschland, ein Jahr 2011 Örtliche Auflösung: Regierungsbezirke Zeitliche Auflösung: 15 min Daten für Photovoltaik Wind Wasserkraft Bioenergie Verbrauch 26
Benutzer-Interface Skalierung der Eingangsdaten Nach Regierungsbezirken Bundesländern Gesamt- Deutschland Darstellungsintervall 15min Täglich Monatlich Jährlich 27
Leistungsflüsse Ideale Verbindung zwischen Regionen Optimierung: Quadratische Straf - Funktion => Methode nach Kontenpotentialverfahren Für jeden Zeitschritt 15min Grafische Darstellung Einfaches Speichermodell integriert 28
Downloads Software: als EXE-File Daten: Als MatLab und ASCII-Dateien Link: www.100pro-erneuerbare.com 29
Erste Ergebnisse Bisher nur qualitative Ergebnisse Faktor 5 (bezogen auf 2011) notwendig für 100% Szenario Einsatz von Speichern: Reduziert Leitungsbedarf Betriebsweise von Speichern: Lokale Autarkie als Priorität ist sub-optimal 30
Kontakt Prof. Dr. Eberhard Waffenschmidt Professur Elektrische Netze CIRE - Cologne Institute for Renewable Energy Technische Hochschule Köln Betzdorferstraße 2, 50679 Köln, Tel. +49 221 8275 2020 eberhard.waffenschmidt@th-koeln.de www.100pro-erneuerbare.com Solarenergie-Förderverein Deutschland e.v. (SFV) 1. Vorsitzender www.sfv.de 31