Fernleitungen oder Stromspeicher? Prof. Dr. Eberhard Waffenschmidt 25. Okt. 2017, Aachen SFV Herbst-Seminar 2017

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1 Fernleitungen oder Stromspeicher? Prof. Dr. Eberhard Waffenschmidt 25. Okt. 2017, Aachen SFV Herbst-Seminar 2017

2 Speicher: Zeitliche Verschiebung 100 Stromeinspeisung und Bedarf / GW Dez. 7.Dez. 13.Dez. 19.Dez. 25.Dez. Bild basierend auf: energiewende.de/de/themen/-agothem- /Produkt/produkt/76/Agorameter/ 2

3 Leitungen: Räumliche Verschiebung Wetter ist nicht berechenbar. Aber: Wenn die Sonne hier nicht scheint, scheint sie vielleicht wo anders Standortwahl: Großräumige Verteilung besser als Konzentration in einer Region Nicht allein Quantität sondern auch Qualität beachten 1. Sept. 2009, 16:00 UTC 3

4 Speicher und Leitungen! Örtliche Verschiebung: Leitungen Zeitliche Verschiebung: Speicher Wir brauchen beides! 4

5 Optionen zur zeitlichen Verschiebung 5

6 Ergänzung der Energieformen Jahreszeitliche Kompensation 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 6 Eigenes Bild nach Daten von V. Quaschning, 2000

7 Lastmanagement 7

8 Speicher-Technologien Batteriespeicher für PV-Anlage Wasserstoff-Brennstoffzelle Pumpspeicherwerk Koepchenwerk an der Ruhr Redox-Flow Batterie: Vanadium- Lösung als Speichermedium 8

9 Speicher Technologien vorhanden Aber: Wenig ausgebaut Für die Zukunft nicht ausreichend! 9

10 Räumliche Verschiebung 10

11 Übertragungsnetz Gute Vernetzung vorhanden Für die Zukunft ausreichend? 11

12 Erneuerbare sind dezentral: 100% Erneuerbare Energie Regionen 12

13 Wie Politiker über Erneuerbare denken 13 Land of eternal darkness Land without wind

14 Geplanter Netzausbau NEP 2012 Leitszenario B2022 Spannungsebenen 380 kv 220 kv 14

15 Examples Smart Region Pellworm Bordesholm Smart Country IREN2 Wilpoldsried Bildquelle: 15

16 Stromnetz mit dezentraler Einspeisung Grid cell 16

17 Zellulare Netze Zellen Autarke Zellen Bottom-up-Ansatz Schwarm-Regelung Verteilnetz Stadtgebiet Verteilnetz Übertragungsnetz Verteilnetz Verteilnetz 17

18 Simulation nur mit Erneuerbaren Für Deutschland, ein Jahr 2011 Örtliche Auflösung: Regierungsbezirke Zeitliche Auflösung: 15 min Daten für Photovoltaik Wind Wasserkraft Bioenergie Verbrauch 18

19 Leistungsflüsse Ideale Verbindung zwischen Regionen Optimierung: Quadratische Straf -Funktion => Methode nach Kontenpotentialverfahren Für jeden Zeitschritt 15min Grafische Darstellung Einfaches Speichermodell integriert Link: 19

20 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 20

21 Fazit 21

22 Neue Leitungen und Speicher? Neue Leitungen? Schon gute Vernetzung vorhanden Lokale Strukturen stärken! Neue Speicher? Wenig vorhanden Dringend notwendig! 22

23 Maßnahmen 23

24 Rahmenbedingungen ändern! Vorschläge zur Diskussion: Entbürokratisierung Lokale Stromtarife und entfernungsabhängige Netzentgelte Speicher als Grid-Asset : Finanzierung durch Netzentgelte Speicher für Re-Dispatch: Virtuelle Fernleitung Weitere Diskussionsthemen Kommunen bekommen Versorgungsauftrag Bürger schaffen Strommärkte Wer macht die Investitionen 24

25 Kontakt Prof. Dr. Eberhard Waffenschmidt Professur Elektrische Netze CIRE - Cologne Institute for Renewable Energy Technische Hochschule Köln Betzdorferstraße 2, Köln, Tel eberhard.waffenschmidt@th-koeln.de Solarenergie-Förderverein Deutschland e.v. (SFV) 1. Vorsitzender 25