Fossil und Erneuerbar - Kombination für die Zukunft - Dr. Lars-Arvid Brischke User Forum Power Plant Technology / Hannover Messe 2009 Hannover ...
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Dr. Lars-Arvid Brischke
Fossil und Erneuerbar – Kombination für die
Zukunft.
User Forum Power Plant Technology / Hannover Messe 2009
Hannover, 24. April 2009
EFFIZIENZ ENTSCHEIDETDie Gesellschafter der Deutschen Energie-Agentur.
dena
Bundesrepublik 50% 26%
KfW Bankengruppe
Deutschland
Vertreten durch das Bundesministerium für Wirtschaft und 8%
Technologie Allianz SE
im Einvernehmen mit:
Bundesministerium für Ernährung, Landwirtschaft Deutsche Bank AG 8%
und Verbraucherschutz
Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und
Reaktorsicherheit
DZ BANK AG 8%
Bundesministerium für Verkehr, Bau und Stadtentwicklung
Geschäftsführung
Stephan Kohler
2Die Kompetenz- und Handlungsfelder der dena.
3Entwicklung der Stromversorgung in Deutschland: Energiepolitische Ziele.
Energiepolitische Ziele der Bundesregierung.
Reduktion des Treibhausgasausstoßes um 40% unter den
Stand von 1990 bis 2020
Verdopplung der Energieproduktivität (Wirtschaftsleistung pro
Primärenergieeinsatz) in Deutschland von 1990 bis 2020
Steigerung des Anteils der regenerativen Energien an der
Stromerzeugung auf 30% bis 2020
Steigerung des Anteils von Strom aus KWK an der
Stromerzeugung auf 25% bis 2020
Ausstieg aus der Kernenergienutzung
Steigerung der regenerativen Energien im Wärmesektor auf
14% bis 2020
Steigerung des Anteils der Biokraftstoffe bei den Kraftstoffen
auf 17% (energetisch) bis 2020
EFFIZIENZ ENTSCHEIDET 5dena-Stromszenario bis 2020.
612 610 595
570
43%
56%
78% 69%
57%
31% 44%
22%
75 % Anteil konventioneller Kondensationskraftwerke (fossil, nuklear)
25 % Anteil regenerativer Energien und Kraft-Wärme-Kopplung
6Entwicklung der Stromerzeugung und installierte
Leistung aus KWK-Anlagen gemäß 25%-Ziel im Szenario
„Energieprogramm Bundesregierung“.
Eigene Berechnungen auf Basis Kraftwerksdaten der TU München, Lehrstuhl Energiewirtschaft und Anwendungstechnik und dem 25%-Ziel der Bundesregierung zum KWK-Ausbau.
Annahme zu durchschnittlichen jährlichen Volllaststunden der KWK-Anlagen: 2010: 5.000 h/a; ab 2015: 5.500 h/a
EFFIZIENZ ENTSCHEIDET 7Stromerzeugung aus regenerativen Energien
in Deutschland bis 2030.
Summe 64 105 159 206 255
Quelle: BMU 2008 und dena 2008 (eigene Berechnungen) 8Ausbau regenerativer Energien zur Stromerzeugung
in Deutschland bis 2030: Installierte Leistung.
Summe 28 43 66 81 100
Quelle: BMU 2008 und dena 2008 (eigene Berechnungen)
9Entwicklung der Stromversorgung in Deutschland: Kurz- und mittelfristige Herausforderungen.
Anteil des Windstroms am Stromverbrauch.
− Anteil des potenziellen
Jahresenergieertrags aus
Windenergie am
Nettostromverbrauch:
− 37 % in Sachsen-Anhalt
Quelle: DEWI Magazin Nr. 31, August 2007 11Bidirektionale Lastflüsse aufgrund von Erzeugung im Verteilnetz
Beispiel: Sachsen-Anhalt 2006.
Dezember 2006
Januar 2006
Lastfluss von 380 kV zu 110 kV
MW
Lastfluss von 110 kV zu 380 kV
Das Verteilnetz wird zu einem
“Übertragungsnetz”
12Leistungsbilanzen für Stark- und Schwachwind / Stark-
und Schwachlast in 2015. 60% Anteil des
Windstroms an der
90.000
Schwachlast
80.000
70.000
60.000
50.000
[MW]
40.000
30.000
20.000
10.000
0
Einspeisung Bedarf Einspeisung Bedarf Einspeisung Bedarf Einspeisung Bedarf
Starklast ohne Wind Starklast mit Wind Schwachlast ohne Wind Schwachlast mit Wind
konventionelle Kraftwerke Last Pumpspeicher
Wind Netzverluste Import/Export
13Zusätzlicher Bedarf an Minutenreserve1) durch Ausbau
der Windenergie bei einem Anteil der regenerativen
Energien von 20% in 2015.
Der Ausbau der Windenergie stellt zusätzliche Anforderungen an
Regel- und Reserveleistung. Der Bedarf hängt von der Prognose-
genauigkeit der Windenergie ab. Die zusätzlich benötigte Regel- und
Reserveleistung wird durch bestehenden Kraftwerkspark bereitgestellt.
Annahmen: 0,0025% Defizitwahrscheinlichkeit, Kontraktierung day
ahead, Minutenreserve
positive negative
Minutenreserve Minutenreserve
2003 840 MW ca. 600 MW
2015 3.200 MW ca. 2.100 MW
1) Stundenreserve ist bereits in gesicherter Leistung berücksichtigt, deshalb hier nicht explizit ausgewiesen
Quelle: dena-Netzstudie I, Berlin, 2005.
EFFIZIENZ ENTSCHEIDET. 14Netzausbau im Höchstspannungsnetz gemäß dena-
Netzstudie und TEN-E-Leitlinien.
850 km Netzausbau gemäß dena-
Netzstudie I zur Integration von 20%
regenerativen Energien in das
Verbundsystem und
Netzausbau gemäß vorrangigem
Verbundplan der europäischen TEN-E
Leitlinien:
zum Funktionieren des Wettbewerbs
im Binnenmarkt,
zur Stärkung der
Versorgungssicherheit und
zur verstärkten Nutzung regenerativer
Energien
15Anpassung und Optimierung des Verbundnetzes.
Identifikation geeigneter Varianten zur Übertragung der
Windenergieleistung aus Nord- und Ostsee in die Lastschwerpunkte:
HGÜ-Kabel, klassisch bzw. mit VSC-Technik
HGÜ-Freileitung, klassisch
380 kV-Freileitung, AC
380 kV-Erdkabel, AC
Gasisolierte Leiter
Weitere Optionen:
Einsatz von Hochtemperaturleiterseilen
Temperaturmonitoring
EFFIZIENZ ENTSCHEIDET 16Erhöhung der Flexibilitäten im Elektrizitätssystem.
Perspektiven für neue Speichertechnologien
Verbesserte Wind- und Lastprognose
Regel- und Reserveleistungsbereitstellung durch
Windenergie
Lastmanagement für ausgewählte Verbraucher
Identifikation der optimalen technischen Option
Einspeisemanagement der regenerativen Anlagen versus
Einsatz neuer Speichertechniken versus
Overlaynetz
EFFIZIENZ ENTSCHEIDET 17Kraftwerkspark und gesicherte Leistung bis 2030
gemäß Energieprogramm Bundesregierung.
EFFIZIENZ ENTSCHEIDET 18Fazit.
Fazit zu fossilen Kraftwerken.
. Der Neubau fossiler Kraftwerke am Standort Deutschland ist
zur Deckung der Jahreshöchstlast der Stromnachfrage in 2020
erforderlich:
um eine Effizienzlücke infolge des Weiterbetriebs alter,
ineffizienter Kraftwerke mit hohen CO2-Emissionen zu
vermeiden und Innovation zu befördern.
um einen Anstieg der Strompreise zu verhindern, der aus
einer Verknappung des Stromangebots resultiert.
um den Industriestandort Deutschland nicht zu gefährden
und zu erhalten.
20Fazit zur Integration regenerativer Energien.
Die Integration der regenerativen Energien erfordert intelligente, flexible
Lösungen für das Gesamtsystem (Ansatz: Smart Systems).
Die Kapazität im Verbundnetz muss vom Norden in die Lastzentren im
Süden ausgebaut werden.
Die Akzeptanz für den Netzausbau ist gering und führt insbesondere in
höheren Spannungsebenen zum Genehmigungsstau.
Dezentrale Erzeugung erfordert technische Anpassungen auf
Verteilnetzebene für den Rücktransport in höhere Spannungsebenen.
Systemengpässe erfordern den Ausbau von Grenzkuppelstellen mit
europäischem Stromhandel, den Ausbau von Speichern und eine flexible
Nachfragesteuerung.
Der zügige Netzausbau und die Systemoptimierung sind die zentralen
Herausforderungen bei der Intergration der regenerativen Energien.
21Effizienz entscheidet.
brischke@dena.de
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