Dr. Peter Ahmels - DUH - Bürger, Netze und Erneuerbare

Arbeitsgemeinschaft Natur- und Umweltbildung
Bürger, Netze und Erneuerbare
Von den Herausforderungen, das Klima zu
retten und Infrastruktur zu ertragen
Leipzig, 29. Februar 2012
Dr. Peter Ahmels
Gefördert durch:
Deutsche Umwelthilfe e.V.
Natur- und Verbraucherschutzorganisation, gegründet 1975
70 MitarbeiterInnen
Radolfzell, Berlin und Hannover
© Kurt Bouda, pixelio
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CO2Reduktion
um 95 %
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EE-Ausbauziele im Stromsektor
2011 20 % EE im Netz
2020 38 % Ziel der Bundesregierung
47 % Ziel der EE-Branche
2050 80-95% Energiekonzept 2010
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Das Stromnetz als Flaschenhals
der Energiewende
Herausforderungen:
Verteilungsnetz
Übertragungsnetz
© D. Elliot, /DUH
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Regionale Verteilung der install. Windleistung
nds
brd
s-h
s-a
n…
rp
m…
s…
thü
hs
bay
b…
hb
hh
b
0
2011
MW
Gesamt: 29 000 MW
>50% in 3 Nordländern
2000
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4000
6000
8000
Übertragungsnetz:
Neue
Energiestandorte
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Netzintegration
Windstrom nach Dena I
•
•
•
Grafik: Eigene Bearbeitung nach UCTE-Daten und Dena-Netzstudie 2005
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•
•
•
bis 2015 (DENA I)
850 km Drehstrom
1500 – 2400 MW pro Leitung
•
•
•
bis 2020 (DENA I)
1050 km Dreh- oder Gleichstrom
3000 – 5000 MW
Zusätzlich wichtig:
Verteilnetz: dezentrale Einspeisung
Seekabelverbindungen
Stromverbrauch und EE-Erzeugung 2020
DUH/IWES 2011
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EE brauchen flexible Ergänzung
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EE brauchen flexible Ergänzung
Quelle:
SRU 2009
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Neue Leitungen
Für Transport verbrauchsferner Erneuerbarer Energien
Für Einbindung neuer Speicher
Für EU-weiten Ausgleich
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Mahnfeuer an einer
geplanten
Stromtrasse
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Gibt es Alternativen zum Netzausbau?
- andere Übertragungswege
- andere Systemlösungen
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Andere Übertragungswege
Hochtemperaturseile
Temperaturmonitoring
Erdkabel
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Andere Systemlösungen
Speicher bisher
Nur zum Ausgleich von kurzfristigen Schwankungen eines
bedarfsgesteuerten Stromsystems
Bereitstellung von Netzdienstleistungen (Regelenergie)
Speicherkapazität in D an Pumpspeichern: 0,04 TWh
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Speicher zukünftig
Ausgleich von langfristigen (saisonalen) Schwankungen eines
angebotsgesteuerten Stromsystems
Benötigte Speicherkapazität in D:
3 - 20 TWh (zum Vergleich: Pumpspeicher 0,04 TWh)
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Speichertypologie
Kurzzeitspeicher: Sekunden bis wenige Minuten, hohe
Zyklenzahl und hohe Last möglich
für Netzdienstleistungen
Tagesspeicher:
1-10 Stunden. 1-2 Zyklen/Tag
Ausgleich Tag/Nacht. Für
Solarstromüberschuss denkbar
Langzeitspeicher: Energie für Tage bis 1 Monat (saisonale
Unterschiede)
wenige Zyklen/Jahr
Für EE notwendig und geeignet.
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Welche Speicherarten?
Kurzzeitspeicher: Kondensatoren, Schwungräder
sehr kleine Kapazität, sehr hohe Last
Tagesspeicher:
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Batterien, Blei: Redox, Li-Ion, NatriumSchwefel, NiCd;
Tw. erprobte Technologien, Potential zur
Kostensenkung
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Welche Speicherarten?
Tagesspeicher:
Pumpspeicher
Preiswert, ausgereift, Eingriff in
Landschaft, begrenzter Zubau
PSW Goldisthal in Thüringen. Foto Ahmels/DUH
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Welche Speicherarten?
Langzeitspeicher:
Pumpspeicher, chemische Speicher
(H2, Methan, Druckluft) in Kavernen
Sehr großvolumig (mehrere Millionen
m³)
Geringerer Eingriff in Naturhaushalt
wie z.B. Pumpspeicher
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EU-weiter Ausgleich
Speichberbedarf bei nationaler Sicht etwa adoppelt so
hoch wie bei EU-weitem Ausgleich
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Andere Optionen
Elektromobilität
PV-Eigenverbrauch
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Dezentrale Auto-Batteriespeicher am Beispiel S-H
Ziel 12 000 MW Windstrom in 2015.
Bei Vollast etwa 10 GW/h
5 Mio Elektroautos mit je 10 kWh Kapazität = 50 GWh
Kapazität in 5 h erschöpft
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Eine rein regenerative Energieversorgung hat einen
sehr großen Speicherbedarf trotz idealem Netzausbau
Residuallast ohne E-Mobilität, Wärmepumpen und Klimatisierung (Meteo-Jahr 2007)
60
40
20
Residuallast (GW )
0
-20
-40
Kapazität und Leistung
Pumpspeicher heute
-60
-80
Pumpspeicher
Norwegen (Theorie)
-100
-120
Jan
Überschüsse: -187.7 TWh
Defizite: 43.5 TWh
Minimale Residuallast: -109.9 GW
Maximale Residuallast 48.2 GW
Feb
Mar
42 Mio. E-KFZ
(Theorie)
Kapazität und Leistung
Gasspeicher heute
Defizite (Last > EE-Einspeisung)
Überschüsse (EE-Einspeisung > Last)
Apr
May
Jun
Jul
Monat
Aug
Sep
Quelle: IWES-Berechnungen für UBA Energieziel 100% Strom aus EE, aus Vortrag M. Sterner
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Oct
Nov
Dec
© Fraunhofer IWES 2010
Smart Grids - intelligente Netze
• Netzentlastung
• Anpassung des Verbrauchs an
schwankende Erzeugung
• Transport von Strom und Daten
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DSM-Potential in Gewerbe, Handel (GW)
Sektor
Kälte
TWh/a
DSM-Anteil
TWh
Potential GW
Lebensmittel
6,3
0,5
0.685
Kühlhäuser
1,1
0,146
0,2
Sonstige
2,8
0,1
0,28
Büro
1
0,05
1,75
Einzelhandel
2
0,08
2,8
Hotel
0,1
0,01
0,42
Gastronomie
0,1
0,01
0,34
Lüftung
Alle
16,2
0,329
0,9
Wärme
Warmwasser
16,3
2
0,465
Nachtspeicher
3
3
2
56,5
6,27
10
3,1
2,9
Klima
Summe
Summe o. Klima
Quelle: M. Klobasa, 2007, Dissertation: Dyn. Simulation eines Lastmanagements und Integration von Windenergie in ein Elektrizitätsnetz…..
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DSM-Potential in Haushalten (GW)
Anwendung
verschiebbar
DSM-Anteil
TWh
Potential GW
Waschen
5
1,25
0.58
Trocknen
3,4
0,85
0,63
4
1
0,6
Kühlschrank
11,6
3,9
0.62
Gefrier
11,5
3,8
0,6
Spülen
Mit Speicher
TWh/a
Wärmepumpen
0,9
Warmwasser
23,8
0,5
0,675
Nachtspeicher
23
15
16
82
27
21
11,3
3,7
Summe
Summe o. Klima u Nachtsp.
Quelle: M. Klobasa, 2007,
Dissertation: Dyn. Simulation..
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EE brauchen neue Speicher
zentral und dezentral
Pumpspeicherkraftwerke:
• Technisch bewährt
• Aus Naturschutzsicht
geringes Ausbaupotenzial
PSW Goldisthal in Thüringen. Foto Ahmels/DUH
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Optionen zur Einbindung EE
Quelle: eigene
Berechnungen
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Freileitungen oder Erdkabel?
380 / 220 kV
110 kV
bis 60 kV
Freileitung Standard, Erdkabel wegen
anspruchsvoller Technik teurer
Verlegung bisher meist als Freileitung,
Kostendifferenz Erdkabel geringer als bei
Höchstspannung
Vorwiegend Erdkabel: 2008 Mittelspannung zu
74 %, Niederspannung zu 87 % als Kabel
(Quelle: BDEW)
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Herausforderungen für die
Verteilungsnetze
• Fluktuierende Einspeisung von
Wind + PV; Systemintegration
• Netzentlastung durch dezentrale
Strukturen
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Verbrauch und Erzeugung
EnBW: Vortrag 23.09.10 Berlin
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Dimensionen im Verteilungsnetz
Status Quo des Niederspannungsnetzes in
Deutschland Georg Kerber EnBW
v0.1 / 22.09.2010 Vortrag BSW
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Bausteine für das Stromnetz der Zukunft
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