Energiewendeatlas Deutschland 2030

58 NETZE SMART GRID
KOMBIKRAFTWERK NETZE 59
SO FUNKTIONIERT EIN SMART GRID:
DAS REGENERATIVE KOMBIKRAFTWERK:
100 PROZENT ERNEUERBARE ENERGIE
= 100 PROZENT SICHERE STROMVERSORGUNG
VOLATILE ERZEUGER
Solar- und Windenergie-
Anlagen erzeugen Strom
abhängig von Tageszeit
und Witterung.
STEUERBARE ERZEUGER
Biomasse und (Bio-)Gaskraftwerke
produzieren
Strom bei wenig Wind und
Sonnenschein.
Das „Kombikraftwerk 1“, ein Forschungsprojekt unter Federführung
des Fraunhofer IWES, hat schon 2009 gezeigt, dass
durch das Zusammenfassen verschiedener dezentraler
Stromerzeuger zu einem Verbund sich volatile Erneuerbare
Energien untereinander ausgleichen können und so eine
regenerative Vollversorgung möglich ist. Für eine sichere
Stromversorgung müssen aber auch die Netze stabil betrieben
und bestimmte Parameter hinsichtlich Spannung und
Frequenz eingehalten werden. Im Fokus eines weiteren Forschungsprojekts
(„Kombikraftwerk 2“) stand 2015 deshalb
die Frage, welche Herausforderungen ein solches System
hinsichtlich der Netzstabilität mit sich bringt und wie groß
der Systemdienstleistungsbedarf ist, um Frequenz und Spannung
mit großen Anteilen volatiler Erzeuger stabil zu halten.
Das Ergebnis der Simulation: Eine stabile Stromversorgung
mit 100 Prozent Erneuerbaren Energien ist technisch
möglich. Dies gewährleisten zum einen Speicher (Power to
Gas, Pumpspeicher und Batterien) und zum anderen Backupkraftwerke
(Methankraftwerke und regelbare Biomasse).
Technologie
Installierte
Leistung
(in GW)
Stromerzeugung
(in TWh)
Windenergie
Onshore
87,0 213,9
(ohne Überschuss)
Windenergie
Offshore
40,0 108,7
(ohne Überschuss)
Photovoltaik 133,7 119,7
(ohne Überschuss)
KOMMUNIKATIONS UND
STEUERZENTRALE
erfasst alle Daten im Stromnetz
und steuert Stromproduktion und
-verbrauch.
Wasserkraft 4,8 25
Geothermie 4,7 41
Bioenergie 17,3 34,5
Pumpspeicher 12,6 11,1
Methankraftwerke
53,8 18,5
Batterien 55 2,7
Überschüsse 58,8
Summe 601
Power to gas
Pumpspeicher
Speicher
Batterien
Biomasse
BHKW für feste
Biomasse,
Vor-Ort-Verstromung
von Biogas
Backupkraftwerke
Methankraftwerke
(EE-Methan und
Bio-Methan)
HAUSINTERNE
STEUERUNGSEINHEIT
MIT SMART METER
LASTVARIABLE
GROSSVERBRAUCHER
wie z. B. Kühlhäuser können
ihren Bedarf teilweise
dem Stromangebot und
-preis anpassen.
Der digitale Stromzähler liefert
Daten zu Stromverbrauch und
Preisen. Der Stromkunde kann
seinen Verbrauch darauf ausrichten
und die Steuerungseinheit nach
seinen Vorgaben Elektrogeräte
steuern lassen.
SPEICHER
nehmen überschüssigen
Strom auf und speisen ihn
bei Bedarf ins Netz.
Erzeuger speisen Strom
in das Netz
Verbraucher entnehmen
Strom aus dem Netz
DAS REGENERATIVE KOMBIKRAFTWERK SIMULIERT DIE VOLLVERSORGUNG AUS ERNEUERBAREN ENERGIEN
Das 100-Prozent-Szenario des Kombikraftwerks modelliert
die mögliche regionale Verteilung der regenerativen Anlagen
sowie Speicheroptionen unter Berücksichtigung von Potenzialflächen,
Wetterdaten und bereits bestehenden Standorten.
Ebenfalls wurden politische Zielsetzungen berücksichtigt. Das
Stromnetz des Modells basiert auf dem Netzentwicklungsplan.
Quelle: IWES/ Kombikraftwerk
WÄRMEPUMPE
läuft in lastschwachen Zeiten,
z. B. nachts, wenn viel WIndstrom
produziert wird.
ELEKTROAUTO
lädt wenn ausreichend erneuerbarer
Strom vorhanden bzw. die Last
gering ist. Bei Bedarf kann es Strom
zurückspeisen.