Haben wir ein Speicherproblem?
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Haben wir ein Speicherproblem?
Dr. Carsten Pape
Fraunhofer-Institut für Windenergie und Energiesystemtechnik,
Kassel
Bündnis 90/Die Grünen
Fachgespräch:
Die Speicherfrage –
Stolperstein für die
Energiewende?
Berlin, 9. November 2011
Die Speicherfrage – Stolperstein für die Energiewende?
Speicherproblem - Speicherbedarf
(1) Gibt es bereits die erforderlichen Technologien und sind die Potenziale dieser
Technologien in Deutschland / EU / EU + Anrainer groß genug?
(2) Passt die zeitliche Entwicklung der Speicherverfügbarkeit mit der zeitlichen
Entwicklung Speicherbedarfs überein?
(3) Kosten
Was ist Speicherbedarf?
• Einspeicherung von EE-Überschüssen
• Ausspeicherung bei Erzeugungsdefiziten
• Bereitstellung von Regelenergie
Die Speicherfrage – Stolperstein für die Energiewende?
Elektrifizierung des Energieversorgungssystems
Einbindung neuer Verbraucher über Lastmanagement
Heute 2050
Bedarf und Verbindungen
STROM STROM
Wärme- WÄRME
WÄRME
pumpen
VERKEHR Elektro-
VERKEHR
mobilität
Rolle des Stroms wird dominant Quelle: IWES
Die Speicherfrage – Stolperstein für die Energiewende?
Räumliche Verteilung der EE-Erzeugung
Nationaler Aktionsplan
der Bundesregierung
(Ziele 2020)
PV-Ausbau: 51,8 GW
Wind Onshore: 35,8 GW
Wind Offshore: 10 GW
EE-Anteil in D: ca. 39 %
Ergebnisse von
dynamischen
Simulationen
Quelle: IWES / IAEW / SolarFuel 2011
Die Speicherfrage – Stolperstein für die Energiewende?
Netzengpässe, Kraftwerksredispatch und regionale
Überschüsse
Szenario C:
- PV: ca. 47 GW
- Wind: ca. 88 GW
- Netzausbau: TYNDP
- Atomausstieg
Quelle: IAEW, unveröffentlicht
Die Speicherfrage – Stolperstein für die Energiewende?
Welcher Speicherbedarf entsteht bei massivem EE-
Ausbau?
Winter
(saisonal)
Sommer
(täglich)
Quelle: UBA/IWES, 2010
Die Speicherfrage – Stolperstein für die Energiewende?
Wovon hängt die Höhe des Speicherbedarfs ab?
Geschwindigkeit
des EE-Ausbaus „must-run“-Bedarf
Speicherbedarf
Netzausbau inkl. Flexibilität des
Kuppelleistungen Lastverschiebung Kraftwerksparks
Die Speicherfrage – Stolperstein für die Energiewende?
Entwicklung der Stromüberschüsse aus Wind und PV
Aber:
• schnellerer Zubau als
im Energiekonzept
(z.B. 25 GW Offshore-
WEA in 2020)
• Bis zu 16 GW können
Exportiert werden
• Circa 7 GW nationale
(Pump-)Speicher
• Jede Lastspitze
berücksichtigt (auch
wenn Dauer nur 1h)
• Erzeugungsmaximum
Quelle: SRU, 2010 der PV und die Tages-
höchstlast liegen im
Sommer zur Mittagszeit
Die Speicherfrage – Stolperstein für die Energiewende?
Entwicklung der Stromüberschüsse in
verschiedenen Szenarien
Mehr Antworten:
unser BMU Projekt
„Roadmap Speicher“
Quelle: Sterner, Jentsch 2011 (Windgas Gutachten Greenpeace Energy)
Die Speicherfrage – Stolperstein für die Energiewende?Roadmap Systemtransformation Strom
Netzausbau Dtl.
Netze
Netzausbau Europa
Netzkopplung Strom-Gas
Management
Flexible Erzeugung
Flexibler Verbrauch
Reduzierung des „must-run“-Bedarfs
Pumpspeicher
Speicher
Batterien, CAES
Power-to-Gas
Forschung, Entwicklung, Demoanlagen
Quelle: IWES, 2011
Die Speicherfrage – Stolperstein für die Energiewende?Fazit
• Es bestehen große Unsicherheiten zum Speicherbedarf
• Speicher sind ein elementarer Baustein in einem auf EE basierten
Energieversorgungssystem
• Prioritätenliste:
1. Netzausbau
2. Reduzierung des „must-run“-Bedarfs
3. Flexibilisierung des Kraftwerksparks
4. Speicher
• Regionale Überschüsse können temporär sein
• Speicher können aufgrund der Umwandlungsverluste zu einer Erhöhung der
CO2-Emissionen führen (Stromüberschüsse aufgrund unflexibler Kraftwerke)
• Forschung und Förderung von Pilotprojekten dringend erforderlich
Die Speicherfrage – Stolperstein für die Energiewende?Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!
Kontakt:
Carsten.Pape@iwes.fraunhofer.de
www.iwes.fraunhofer.de
+49 (0)561 7294 265
Die Speicherfrage – Stolperstein für die Energiewende?Literatur
[IAEW, unveröffentlicht] Breuer, C., Drees, T., Echternacht, D., Linnemann, C., Moser, A.: Identification of
Potentials and Locations for Power-to-Gas in Germany. Institut für Elektrische Anlagen und
Energiewirtschaft, RWTH Aachen. Beitrag zur IRES-Konferenz, Berlin, November 2011.
[UBA/IWES, 2010] Klaus, T., Pape, C.: Energieziel 2050: 100% Strom aus erneuerbaren Quellen. Studie des
Umweltbundesamtes mit Simulation des Energieversorgungssystems durch das Fraunhofer IWES, Berlin
2010.
http://www.umweltdaten.de/publikationen/fpdf-l/3997.pdf
[SRU, 2010] Faulstich et al.: Wege zur 100% erneuerbaren Stromversorgung
Sondergutachten des Sachverständigenrat für Umweltfragen (SRU), Berlin 2010.
http://www.umweltrat.de/SharedDocs/Downloads/DE/02_Sondergutachten/2011_07_SG_Wege_zur_100_
Prozent_erneuerbaren_Stromversorgung.pdf
Die Speicherfrage – Stolperstein für die Energiewende?Das Fraunhofer-Institut für Windenergie und Energiesystemtechnik (IWES) Forschungsspektrum: Windenergie von der Materialentwicklung bis zur Netzoptimierung Energiesystemtechnik für die erneuerbaren Energien Gründung: 1. 1. 2009 Mitarbeiter: ca. 240 Personen Leitung: Prof. Dr. Jürgen Schmid, Prof. Dr. Andreas Reuter Hervorgegangen aus: Fraunhofer-Center für Windenergie und Meerestechnik CWMT in Bremerhaven Institut für Solare Energieversorgungstechnik ISET in Kassel Die Speicherfrage – Stolperstein für die Energiewende? 14
Backup Die Speicherfrage – Stolperstein für die Energiewende?
Speicherverlauf im UBA-100%-Szenario Die Speicherfrage – Stolperstein für die Energiewende?
Residual load without E-mobility, heat pumps and air condit.
Residuallast ohne E-Mobilität, Wärmepumpen und Klimatisierung (Meteo-Jahr 2007)
60
40
20
0
Residuallast (GW)
-20
-40
-60
-80
Überschüsse: -187.7 TWh
-100 Defizite: 43.5 TWh
Minimale Residuallast: -109.9 GW
Maximale Residuallast 48.2 GW Defizite (Last > EE-Einspeisung)
Überschüsse (EE-Einspeisung > Last)
-120
Jan Feb Mar Apr May Jun Jul Aug Sep Oct Nov Dec
Monat
Quelle: UBA/IWES 2010 © Fraunhofer IWES 2010Residual load after DSM, before PHS
Residuallast nach allen Verbrauchern und Lastmanagement, vor PSW (Meteo-Jahr 2007)
60
40
20
0
Residuallast (GW)
-20
-40
-60
-80
Überschüsse: -115.3 TWh
-100 Defizite: 64.4 TWh
Minimale Residuallast: -63.7 GW
Maximale Residuallast 54.9 GW Defizite (Last > EE-Einspeisung)
Überschüsse (EE-Einspeisung > Last)
-120
Jan Feb Mar Apr May Jun Jul Aug Sep Oct Nov Dec
Monat
Quelle: UBA/IWES 2010 © Fraunhofer IWES 2010Residual load after DSM and PHS
Residuallast nach allen Verbrauchern und Lastmanagement und PSW (Meteo-Jahr 2007)
60
40
20
0
Residuallast (GW)
-20
-40
-60
-80
Überschüsse: -110.9 TWh
-100 Defizite: 62.1 TWh
Minimale Residuallast: -59.8 GW
Maximale Residuallast 54.1 GW Defizite (Last > EE-Einspeisung)
Überschüsse (EE-Einspeisung > Last)
-120
Jan Feb Mar Apr May Jun Jul Aug Sep Oct Nov Dec
Monat
Quelle: UBA/IWES 2010 © Fraunhofer IWES 2010Sie können auch lesen
