Intelligente Netze und Energieversorgung - Energieforum des VDI Bayern und des VDE Bayern - November 2010
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Intelligente Netze
und Energieversorgung
Energieforum des VDI Bayern und des
VDE Bayern - 26. November 2010
Dr. Michael Weinhold
CTO Siemens Energy
© Siemens AG 2008
2010
Energy SectorÜberblick 1. Transformation des Energiesystems 2. Smart Grid Seite 1 26.11.2010 Dr. Michael Weinhold © Siemens AG 2010, Energy Sector/E TI
Paradigmenwechsel beim Energiesystem:
Das Neue Stromzeitalter
19. Jahrhundert 20. Jahrhundert 21. Jahrhundert
Energiesystem nicht nachhaltig Nachhaltiges Energiesystem
Elektrifizierung der Elektrische Energie- Übergang zum neuen Das Neue Stromzeitalter
Gesellschaft erzeugung in breitem Stil Stromzeitalter Elektrizität wird der Energieträger mit einem
Herausforderungen: Stromnetz als Rückrat
„Kohlezeitalter“ „Zeitalter der fossilen 1.) Demographischer Wandel
Brennstoffe“
2.) Ressourcenverknappung Integriertes
3.) Klimawandel Energiesystem
„Erzeugung und Last eng “Erzeugung folgt Last“ „Energiesystem im Wandel“ „Last folgt Erzeugung“
aufeinander abgestimmt“ „Consumer“ wird zum „Prosumer“
Kohle, Gas, Öl, Erneuerbare Energieträger,
Kohle Kohle, Gas, Öl, (Solar, Wind, Wasserkraft, Biomasse etc.),
Wasserkraft Wasserkraft, Nuklear Wasserkraft, Nuklear,
„saubere“ Kohle, Gas,
Biomasse, Wind, Solar
Kernkraft
Keine Umweltschutz-Bedenken Umwelt-Bewusstsein
*) ICT = Information and Communication Technologies
Seite 2 26.11.2010 Dr. Michael Weinhold © Siemens AG 2010, Energy Sector/E TIFossile Energieträger bleiben bestimmend,
erneuerbare Energien gewinnen an Bedeutung
Stromerzeugung (in TWh¹)
33.000 TWh Erneuerbare Energien
Erneuerbare Energien
(ohne Wasser) 17% (ohne Wasser)
in 2008: 581 TWh in 2030: 5.583 TWh
Strombedarf +2.3 % p.a. (17% von gesamt)
(3% von gesamt) Wasser
(Energiebedarf +1,6% p.a.) 15% Andere 1%
Nuklear
Geo- Solar 2% 15%
thermie 20.300 TWh Biomasse
13% 3% Solar
14%
16%
Gas 29%
47% Biomasse 20%
38% 13%
Wind Öl 4%
Fossile 2% Wind
21%
Energie- 52%
6%
quellen
Kohle Geo-
68% 54% 32% thermie
41%
2008 2030
Quelle: Siemens Energy Sector
¹ Terawattstunden
Seite 3 26.11.2010 Dr. Michael Weinhold © Siemens AG 2010, Energy Sector/E TIDie traditionelle Energieumwandlungskette Seite 4 26.11.2010 Dr. Michael Weinhold © Siemens AG 2010, Energy Sector/E TI
Siemens wird den ersten Offshore-Windpark der
Gigawatt-Klasse errichten
175 3.6-MW Turbinen mit 120m Rotor
Kapazität: 630 MW
Option, auf 1000 MW zu erweitern
Genug Energie für ca. 750.000 Haushalte
oder ¼ der Haushalte von Greater London
London
Wind farm London Array
Seite 5 26.11.2010 Dr. Michael Weinhold © Siemens AG 2010, Energy Sector/E TIDas Neue Stromzeitalter in Europa:
das europäische Offshore Super Grid
Operational
7,350MW
Planned
4,950MW
Under Study
10,400MW
Under Study (with
EWEA
Recommendation)
9,600MW
EWEA
Recommendation
7,100MW (2020)–
11,100MW (2030)
France
2030: EWA
offshore grid vision Italy
Spain
€13bn+ of investment
Seite 6 26.11.2010 Dr. Michael Weinhold © Siemens AG 2010, Energy Sector/E TIChina: over 217 GW * of additional HVDC
Transmission Capacity are expected between 2010 and 2020
1. Yunnan – Guangdong 1 x B2B 21. Baoqing – Liaoning
800 kV, 5000 MW, 2009/10 3 x 500 kV 660 kV, 4000 MW, 2017
2. Xiangjiaba – Shanghai 7 x 660 kV 22. Hami – Shandong
800 kV, 6400 MW, 2010 800 kV, 7200 MW, 2017
19 x 800 kV Heilongjiang
3. Qinghai – Tibet 5 x 1000 kV 5 23. Tibet – Chongqing
500 kV, 1200 MW, 2011 30 800 kV, 7200 MW, 2017
4. Mongolia – Tianjin 24. Jinghong – Thailand
660 kV, 4000 MW, 2012 29 Jilin 21 500 kV, 3000 MW, 2018
5. Russia – Liaoning 4 9 25. Ximeng – Wuxi
660 kV, 4000 MW, 2012 800 kV, 7200 MW, 2018
17 14
6. Nuozhadu – Guangdong Xinjiang Liaoning 26. Baihetan – Hubei
800 kV, 5000 MW, 2012 Inrfar Mongolia Beijing 800 kV, 7200 MW, 2018
Gansu 22 25 Tianjin
7. Jingping – Sunan 34 16 Hebei 27. Wudongde – Fujian
20
800 kV, 7200 MW, 2012 35 28 1000 kV, 9000 MW, 2018
15 19 Shanxi
8. Xiluodu – Guangdong Ningxia Shandong 28. Northwest – North
500 kV, 2 x 3200 MW, 2013 Henan B2B, 1500 MW, 2018
Qinghai 18 Jiangsu
9. Humeng – Tangshan 31 10 29. Mongolia – Jing-Jin-Tang
3 Shaanxi Anhuj
660 kV, 4000 MW, 2013 Shanghai 800 kV, 7200 MW, 2019
Sichuan & 2 7
10. Ningdong – Zhejiang Chongqing Hubai 30. Russia – Liaoning
800 kV, 7200 MW, 2013 Xizang 26 3 800 kV, 7200 MW, 2019
23 12 Zheijang
32 Hunan Jiangxi
11. Xiluodu – Zhejiang 16. Mengxi – Jiangxi 11 31. Zhundong – Jiangxi
800 kV, 7200 MW, 2013 800 kV, 7200 MW, 2015 Guizhou 13 1000 kV, 9000 MW, 2019
27
33 Fujian
12. Sichuan – Hunan 17. Mongolia – Shandong 32. Tibet – Zhejiang
1 8 4
660 kV, 4000 MW, 2014 1000 kV, 9000 MW, 2019
800 kV, 7200 MW, 2015 Yunnan Guangdong Taiwan
6
13. Xiluodu – Hunan 18. Shaanxi – Jiangsu 33. Baihetan – Hunan
660 kV, 4000 MW, 2014 660 kV, 4000 MW, 2016 800 kV, 7200 MW, 2020
14. Humeng – Shandong 19. Jiuquan – Jiangsu 34. Yili – Sichuan
24
800 kV, 7200 MW, 2014 800 kV, 7200 MW, 2016 1000 kV, 9000 MW, 2020
Hainan
15. Hami – Henan 20. Zhundong – Henan 35. Kazakhstan – Chengdu
800 kV, 7200 MW, 2014 800 kV, 7200 MW, 2016 Bangkok 1000 kV, 9000 MW, 2020
* Options for further Projects > 7 GW
7
Seite 7 02-2010
26.11.2010 E T Dr.
PS Michael
SL/Re Weinhold © SiemensPower
AG 2010, Energy Sector/E
Transmission Division TISending Station Chuxiong Seite 8 26.11.2010 Dr. Michael Weinhold © Siemens AG 2010, Energy Sector/E TI
Einsdrucksvolle Dimensionen! Seite 9 26.11.2010 Dr. Michael Weinhold © Siemens AG 2010, Energy Sector/E TI
Die DESERTEC-Vision wird Realität mit Produkten
und Lösungen von Siemens
Offshore wind farms HVDC electricity highways
Onshore wind energy Solar thermal power plants
Solar fields Receiver Power block Steam turbines
Siemens will play a key role in Desertec Industrial Initiative !
Seite 10 26.11.2010 Dr. Michael Weinhold © Siemens AG 2010, Energy Sector/E TIPV Seite 11 26.11.2010 Dr. Michael Weinhold © Siemens AG 2010, Energy Sector/E TI
Photovoltaik - 31.8.2010:
PV
14.7 GW in Deutschland
installiert!
Seite 12 26.11.2010 Dr. Michael Weinhold © Siemens AG 2010, Energy Sector/E TIStromproduktion einer 314 kWp PV-Installation
nahe Erlangen, Deutschland
Sonniger Tag im April: 1,9 MWh
Bewölkter Tag im April: 1,2 MWh
Source: Michael Weinhold & friends
Seite 13 26.11.2010 Dr. Michael Weinhold © Siemens AG 2010, Energy Sector/E TIPreisentwicklung von PV Modulen Seite 14 26.11.2010 Dr. Michael Weinhold © Siemens AG 2010, Energy Sector/E TI
Optimization of the energy mix for power generation
– use of different technologies necessary
Green energy but mostly Low-emissions Compensating
intermittent supply base load Mid/peak load
■ Renewable energies ■ High-efficiency coal-fired ■ Gas-fired combined-
such as… power plants cycle power plants:
− Wind energy − High efficiency
■ Coal/gas power plants
− Solar thermal − Low emissions
with CO2 separation
− Photovoltaic − Short start-up times
and storage
■ Wholesale parity for all ■ Future storage solutions,
■ Nuclear power plants
technologies to be e.g. Batteries, H2
reached within next ■ Water power plants
■ Decreasing costs due to
5-10 years ■ Low-cost power gener. higher efficiency
Seite 15 26.11.2010 Dr. Michael Weinhold © Siemens AG 2010, Energy Sector/E TIÜberblick 1. Transformation des Energiesystems 2. Smart Grid Seite 16 26.11.2010 Dr. Michael Weinhold © Siemens AG 2010, Energy Sector/E TI
Smart Generation, Grid und Consumption ermöglichen das Neue Stromzeitalter Seite 17 26.11.2010 Dr. Michael Weinhold © Siemens AG 2010, Energy Sector/E TI
Smart Grids: Integration von Produzenten, Konsumenten und Elektromobilität Seite 18 26.11.2010 Dr. Michael Weinhold © Siemens AG 2010, Energy Sector/E TI
Haus / Wohnanlage von morgen:
Geringe CO2-Emmissionen
Home Energy Management Data
(internet-based, e. g. “cloud-based”)
Electricity
Photovoltaics Solar Thermal
Thermal Insulation
Thermal Insulation
G Controllable
Load
Non-
Controllable
Load
Heat Pump
Controllable Electrical
Photovoltaics Energy
(P, Q) Thermal
Storage
Energy
Storage
Data to internet
Seite 19 26.11.2010 Dr. Michael Weinhold © Siemens AG 2010, Energy Sector/E TIRelevanz von Energiespeichern
Erneuerbare Energien: Ausbalancieren des
Missverhältnisses von Erzeugung und Verbrauch
Energie-
Speicher
Industrie / Gebäude: Mobilität: Steigerung von
Steigerung der Energieeffizienz Effizienz und Elektromobilität
Source: Team Energy Storage
Seite 20 26.11.2010 Dr. Michael Weinhold © Siemens AG 2010, Energy Sector/E TIDie drei Schritte hin zu einem nachhaltigen
integrierten Energiesystem
1 Optimierung des Energiemix
Effizienzerhöhung entlang der
2 gesamten Energiekette
Systemische Optimierung/
3
Smart Grid
Seite 21 26.11.2010 Dr. Michael Weinhold © Siemens AG 2010, Energy Sector/E TIDas Neue Stromzeitalter: Smart Grid
und intelligenter, effizienter Energiemix verschmelzen…
Großkraftwerke stellen die Versorgung
mit elektrischer Energie sicher
… zum integrierten Energiesystem
Groß- und
Kleinkraftwerke
werden in einem
integrierten
CO2 Emissionen Energiesystem
Anzeige verwaltet
Parkplatz für E-Autos
mit Ladestation
Stromtransport im
Untergrund durch
gasisolierte Leitungen
Kabellose Sensoren und Energiespeicher, um
intelligente Zähler für effizientes fluktuierende
Lastmanagement und flexiblen Stromeinspeisung ins Netz
Strombezug auszugleichen
Seite 22 26.11.2010 Dr. Michael Weinhold © Siemens AG 2010, Energy Sector/E TIDisclaimer This document contains forward-looking statements and information – that is, statements related to future, not past, events. These statements may be identified either orally or in writing by words as “expects”, “anticipates”, “intends”, “plans”, “believes”, “seeks”, “estimates”, “will” or words of similar meaning. Such statements are based on our current expectations and certain assumptions, and are, therefore, subject to certain risks and uncertainties. A variety of factors, many of which are beyond Siemens’ control, affect its operations, performance, business strategy and results and could cause the actual results, performance or achievements of Siemens worldwide to be materially different from any future results, performance or achievements that may be expressed or implied by such forward-looking statements. For us, particular uncertainties arise, among others, from changes in general economic and business conditions, changes in currency exchange rates and interest rates, introduction of competing products or technologies by other companies, lack of acceptance of new products or services by customers targeted by Siemens worldwide, changes in business strategy and various other factors. More detailed information about certain of these factors is contained in Siemens’ filings with the SEC, which are available on the Siemens website, www.siemens.com and on the SEC’s website, www.sec.gov. Should one or more of these risks or uncertainties materialize, or should underlying assumptions prove incorrect, actual results may vary materially from those described in the relevant forward-looking statement as anticipated, believed, estimated, expected, intended, planned or projected. Siemens does not intend or assume any obligation to update or revise these forward-looking statements in light of developments which differ from those anticipated. Trademarks mentioned in this document are the property of Siemens AG, it's affiliates or their respective owners. Seite 23 26.11.2010 Dr. Michael Weinhold © Siemens AG 2010, Energy Sector/E TI
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