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