Welches Stromnetz braucht die Energiewende?

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1 Welches Stromnetz braucht die Energiewende? 29. März 2012 Förderverein Haus der Natur e.v. Dr. Peter Ahmels, Deutsche Umwelthilfe DUH Gefördert durch:

2 Deutsche Umwelthilfe e.v. Kurt Bouda, pixelio Natur- und Verbraucherschutzorganisation, gegründet MitarbeiterInnen Radolfzell, Berlin und Hannover 2

3 Erzeugung im Norden Verbrauch im Süden 3

4 Regionale Verteilung der install. Windleistung nds brd s-h s-a n rp m s thü hs bay b hb hh b 2011 Gesamt: MW >50% in 3 Ländern MW

5 Install. KW-Leistung Szenariorahmen 5

6 Szenariorahmen: Veränderung durch Konsultation 6

7 Nebenbestimmungen für ÜNB im Szenariorahmen ÜNB müssen Sensitivitätsanalysen erstellen: 10% Verbrauchsminderung bis % bis 2050 (bezogen auf 2008) Bei Modellierung oder Regionalisierung Angaben über Anteil KWK notwendig Ebenso über CO2-Emssionen und wahrscheinliche Stromerzeugungsmenge 7

8 Gibt es Alternativen zum Netzausbau? - Andere Übertragungstechnologien - Dezentralere (verbrauchsnähere) Nutzung Erneuerbarer Energien - Andere Systemlösungen: Effizienz, Speicher, Smart Grid, E-Mob., Power-to-Gas, KWK, Wärme/Klima

9 Andere Übertragungstechnologien Hochtemperaturseile z.b. ACCR Aus: Präs. einer Studie von 3M: Vergleich technischer Optionen zur Steigerung.in 110 kv- Freileitungen Prof. Schnettler et Macherey IFHT Aachen 2008 Temperaturmonitoring Erdkabel 9

10 Erneuerbare in Berlin/Brandenburg GW 10 8 PV 6 4 Wind max min 2 0 Installierte Leistung EE Verbrauch min max 10

11 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 11

12 Speicher zukünftig Ausgleich von langfristigen (saisonalen) Schwankungen eines angebotsgesteuerten Stromsystems Benötigte Speicherkapazität in D: 3-20 TWh (zum Vergleich: Pumpspeicher 0,04 TWh) 12

13 Welche Speicherarten? Langzeitspeicher: Pumpspeicher, chemische Speicher (H2, Methan, Druckluft) in Kavernen Sehr großvolumig (mehrere Millionen m³) Geringerer Eingriff in Naturhaushalt wie z.b. Pumpspeicher 13

14 EU-weiter Ausgleich Speicherbedarf bei nationaler Sicht etwa doppelt so hoch wie bei EU-weitem Ausgleich 14

15 Smart Grids - intelligente Netze Netzentlastung Anpassung des Verbrauchs an schwankende Erzeugung Transport von Strom und Daten

16 DSM-Potential in Gewerbe, Handel (GW) Sektor TWh/a DSM-Anteil TWh Potential GW Kälte Lebensmittel 6,3 0, Kühlhäuser 1,1 0,146 0,2 Sonstige 2,8 0,1 0,28 Klima 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 Summe 56,5 6,27 10 Summe o. Klima 3,1 2,9 Quelle: M. Klobasa, 2007, Dissertation: Dyn. Simulation eines Lastmanagements und Integration von Windenergie in ein Elektrizitätsnetz..

17 DSM-Potential in Haushalten (GW) Anwendung TWh/a DSM-Anteil TWh Potential GW verschiebbar Waschen 5 1, Trocknen 3,4 0,85 0,63 Spülen 4 1 0,6 Mit Speicher Kühlschrank 11,6 3, Gefrier 11,5 3,8 0,6 Wärmepumpen 0,9 Warmwasser 23,8 0,5 0,675 Nachtspeicher Summe Summe o. Klima u Nachtsp. 11,3 3,7 Quelle: M. Klobasa, 2007, Dissertation: Dyn. Simulation..

18 Residuallast (GW) 60 Eine rein regenerative Energieversorgung hat einen sehr großen Speicherbedarf trotz idealem Netzausbau Residuallast ohne E-Mobilität, Wärmepumpen und Klimatisierung (Meteo-Jahr 2007) Pumpspeicher Norwegen (Theorie) Überschüsse: TWh Defizite: 43.5 TWh Minimale Residuallast: GW Maximale Residuallast 48.2 GW Kapazität und Leistung Gasspeicher heute 42 Mio. E-KFZ (Theorie) -120 Jan Feb Mar Apr May Jun Jul Aug Sep Oct Nov Dec Monat Quelle: IWES-Berechnungen für UBA Energieziel 100% Strom aus EE, aus Vortrag M. Sterner Kapazität und Leistung Pumpspeicher heute Defizite (Last > EE-Einspeisung) Überschüsse (EE-Einspeisung > Last) Fraunhofer IWES 2010

19 Batteriekosten/kWh im Stundenbereich VDE Dez

20 Power to Gas Lösung für große, nicht sofort nutzbare EE-Strommengen Schlechter Wirkungsgrad: 0,33 Elektrolyseure noch Schwachstelle. 20

21

22 Optionen zur Einbindung EE Quelle: eigene Berechnungen

23 Vom Dreieck Versorgungssicherheit Kosten Umweltschutz 23

24 ...zum Tetraeder Versorgungssicherheit Kosten Akzeptanz Naturschutz 24

25 Fazit Einführung des intelligenten Netzes Ausbau von Speichern Ausbau des Verteilungsnetzes Praxiserprobung neuer Übertragungstechniken Wenn Netzausbau notwendig ist: Frühzeitige Information und Beteiligung Mindestabstände zur Wohnbebauung

26 Vielen Dank! Bild: Ahmels, in Caputh