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Systemfragen der Stromspeicherung
 … ein Baustein der Energiewende

             Tomi Engel
           Mannheim - 16.03.2013
Systemfragen der Stromspeicherung
 … ein Baustein der Energiewende

             Tomi Engel
           Mannheim - 16.03.2013
Systemfragen der Stromspeicherung




                                                      Nahrung
                                                      Strom
                                                      Wärme
                                                      Mobilität




Tomi Engel - Fachausschuss “Solare Mobilität”
Systemfragen der Stromspeicherung




                                                      Strom




Tomi Engel - Fachausschuss “Solare Mobilität”
EE-Erzeugung … Anlagenbestand

                                    kW(peak)
Systemfragen der Stromspeicherung




                                                                                                       23 GW


                                                                                                       29 GW




                                                                                                               Tomi Engel - Fachausschuss “Solare Mobilität”
                                                                                                        5 GW


                                                        Quelle: www.energymap.info - Stand Feb. 2012
Strukturaspekt ... dezentrale Einspeisung
Systemfragen der Stromspeicherung




                                                                                                           Tomi Engel - Fachausschuss “Solare Mobilität”
                                                            Quelle: www.energymap.info - Stand Feb. 2012
Strukturaspekt ... dezentrale Einspeisung
                                    = Nieder- und Mittelspannung
Systemfragen der Stromspeicherung




                                                                                                           30 %




                                                                                                                  Tomi Engel - Fachausschuss “Solare Mobilität”
                                                                                                           70 %

                                                            Quelle: www.energymap.info - Stand Feb. 2012
Strukturaspekt ... dezentrale Einspeisung
                                    = Nieder- und Mittelspannung
Systemfragen der Stromspeicherung




                                                                                                           50 %




                                                                                                                  Tomi Engel - Fachausschuss “Solare Mobilität”
                                                                                                           50 %

                                                            Quelle: www.energymap.info - Stand Feb. 2012
Strukturaspekt ... dezentrale Einspeisung
                                    = Nieder- und Mittelspannung
Systemfragen der Stromspeicherung




                                                                                                           13 %




                                                                                                                  Tomi Engel - Fachausschuss “Solare Mobilität”
                                                                                                           87 %

                                                            Quelle: www.energymap.info - Stand Feb. 2012
Strukturaspekt ... dezentrale Einspeisung
                                    = Nieder- und Mittelspannung
Systemfragen der Stromspeicherung




                                                                                                           4%




                                                                                                                  Tomi Engel - Fachausschuss “Solare Mobilität”
                                                                                                           96 %

                                                            Quelle: www.energymap.info - Stand Feb. 2012
Strukturaspekt ... dezentrale Einspeisung

                                      Welche Bedeutung haben da
                                       Höchstspannungstrassen?
Systemfragen der Stromspeicherung




                                                                                                                  Tomi Engel - Fachausschuss “Solare Mobilität”
                                                                                                           96 %

                                                            Quelle: www.energymap.info - Stand Feb. 2012
Strukturaspekt … Netztopologie
Systemfragen der Stromspeicherung




                                                                     HöS    ca. 1 - 5 GW


                                                                     HS     ca. 0,1 - 0,5 GW




                                                                                                            Tomi Engel - Fachausschuss “Solare Mobilität”
                                                                     NS/MS ca. 1 - 15 MW
                                                                            typische Übertragungsleistung
                                                                                   je Leitungstrasse
Strukturaspekt … Netztopologie
                                                  =   =              Overlay ca. 5 - 15 GW
Systemfragen der Stromspeicherung




                                                                     HöS     ca. 1 - 5 GW


                                                                     HS      ca. 0,1 - 0,5 GW




                                                                                                             Tomi Engel - Fachausschuss “Solare Mobilität”
                                                                     NS/MS ca. 1 - 15 MW
                                                                             typische Übertragungsleistung
                                                                                    je Leitungstrasse
Strukturaspekt … Netztopologie
                                                  =    =             Overlay ca. 5 - 15 GW
Systemfragen der Stromspeicherung




                                                                     HöS     ca. 1 - 5 GW


                                                                     HS      ca. 0,1 - 0,5 GW




                                                                                                             Tomi Engel - Fachausschuss “Solare Mobilität”
                                                 100 GW PV !         NS/MS ca. 1 - 15 MW
                                                                             typische Übertragungsleistung
                                                                                    je Leitungstrasse
Strukturaspekt … Netztopologie
                                                  =   =              Overlay ca. 5 - 15 GW
Systemfragen der Stromspeicherung




                                                                     HöS     ca. 1 - 5 GW


                                                                     HS      ca. 0,1 - 0,5 GW




                                                                                                             Tomi Engel - Fachausschuss “Solare Mobilität”
                                                                     NS/MS ca. 1 - 15 MW
                                                                             typische Übertragungsleistung
                                                                                    je Leitungstrasse




                                                                     Gas     ca. 10 - 30 GW
Strukturaspekt … Netztopologie
                                    die “unteren” Teile werden in Zukunft
                                               immer wichtiger!
Systemfragen der Stromspeicherung




                                                                     HöS    ca. 1 - 5 GW


                                                                     HS     ca. 0,1 - 0,5 GW




                                                                                                            Tomi Engel - Fachausschuss “Solare Mobilität”
                                                                     NS/MS ca. 1 - 15 MW
                                                                            typische Übertragungsleistung
                                                                                   je Leitungstrasse




                                                                     Gas    ca. 10 - 30 GW
Systemfragen der Stromspeicherung




                                   Lastausgleich



Tomi Engel - Fachausschuss “Solare Mobilität”
a:d:h:m:s
                                    Jahre/Monate   Tage      Stunden     Minuten     (Milli-)Sekunden
Systemfragen der Stromspeicherung




                                           Lastausgleich



                                                                                                        Tomi Engel - Fachausschuss “Solare Mobilität”
                                                                                        Sturm
                                      Sommer
                                                    Winter
                                                              Tag      Nacht       Flaute
mer die zeitlichen Abschnitte kürzer und                               fällen? Wann müssen wir anfangen da-                                                     Hier lohnt
                                    die Wechsel häufiger sind, als im Winter.                               mit wir 2050 fertig sind? Entsprechende
                                    Zudem gibt es im Sommer tendenziell                                    Vorschläge und Analysen hätten sicher-                                                 Biomasse



                                    a:d:h:m:s
                                    mehr Überangebot und im Winter mehr                                    lich den Rahmen der Arbeit gesprengt,                                                     Im UBA-S
                                    Mangel, der sich auch mal über Wochen                                  doch wird man hierauf noch Antworten                                                   Biomasse in
                                    hinziehen kann.                                                        geben müssen.                                                                          fizienten Gu
                                                                                                                                                                                                  soll so 23 TW
                                                                                                                                                                                                  beitragen. M
                                          EE-Einspeisung und Last (Meteo-Jahr 2007, Dezember)                                                           Leistung (GW)
                                                                                                                                                                                                  dramatische
                                                                                                                                                                 140
                                                                                                                                                                                                  die Biomass
                                                                                                                                                                                                  2011 mehr a
Systemfragen der Stromspeicherung




                                                                                                                                                                 120                                 Auf Seite
                                                                                                                                                                 100
                                                                                                                                                                                                  um das Biom
                                                                                                                                                                                                  so gering ist
                                                                                                                                                                   80                             biomasse v
                                                                                                                                                                                                  se wird „kri
                                                                                                                                                                   60
                                                                                                                                                                                                  komplett w




                                                                                                                                                                                                       Tomi Engel - Fachausschuss “Solare Mobilität”
                                                                                                                                                                   40                             Begründung
                                                                                                                                                                                                  ist zudem no
                                                                                                                                                                   20
                                                                                                                                                                                                  len weitere
                                                                                                                                                                                                  Energie z.B




                                                                                                                                                                        Quelle: Fraunhofer IWES
                                                                                                                                                                    0

                                      1   2   3   4   5   6   7   8   9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31                         Tag                             werden. We
                                                                                                                                                                                                  len, bleibt a
                                          Geothermie          Laufwasser       Onshore-Wind                                   Photovoltaik
                                                                                                                                                                                                     Naturvert
                                          Basislast           Gesamtlast mit Lastmanagement
                                                                                                Quelle: UBA Studie "100% EE - 2050" - FhG IWES - 2010                                             im Zuge ein
                                    Bild 1: Nach dem UBA-IWES Szenario wäre es — ohne die Nutzung von Kohlenwasserstoffen                                                                         gibt es für
                                    — im Dezember 2007 über eine Dauer von gut zwei Wochen zu einer massiven Unterde-                                                                             wenig wie d
                                    ckung im Stromnetz gekommen. Gleichzeitig gäbe es aber in den Wochen davor und danach                                                                         ven Fleischk
                                    ein deutliches Überangebot.
mer die zeitlichen Abschnitte kürzer und                               fällen? Wann müssen wir anfangen da-                                                     Hier lohnt
                                    die Wechsel häufiger sind, als im Winter.                               mit wir 2050 fertig sind? Entsprechende
                                    Zudem gibt es im Sommer tendenziell                                    Vorschläge und Analysen hätten sicher-                                                 Biomasse



                                    a:d:h:m:s
                                    mehr Überangebot und im Winter mehr                                    lich den Rahmen der Arbeit gesprengt,                                                     Im UBA-S
                                    Mangel, der sich auch mal über Wochen                                  doch wird man hierauf noch Antworten                                                   Biomasse in
                                    hinziehen kann.                                                        geben müssen.                                                                          fizienten Gu
                                                                                                                                                                                                  soll so 23 TW
                                                                                                                                                                                                  beitragen. M
                                          EE-Einspeisung und Last (Meteo-Jahr 2007, Dezember)                                                           Leistung (GW)
                                                                                                                                                                                                  dramatische
                                                                                                                                                                 140
                                                                                                                                                                                                  die Biomass
                                                                                                                                                                                                  2011 mehr a
Systemfragen der Stromspeicherung




                                                                                                                                                                 120                                 Auf Seite
                                                                                                                                                                 100
                                                                                                                                                                                                  um das Biom
                                                                                                                                                                                                  so gering ist
                                                                                                                                                                   80                             biomasse v
                                                                                                                                                                                                  se wird „kri
                                                                                                                                                                   60
                                                                                                                                                                                                  komplett w
                                                                                     Bedarf:




                                                                                                                                                                                                       Tomi Engel - Fachausschuss “Solare Mobilität”
                                                                                                                                                                   40                             Begründung
                                                                             ca. 14 TWh mit bis 50 GW                                                                                             ist zudem no
                                                                                                                                                                   20
                                                                                                                                                                                                  len weitere
                                                                                                                                                                                                  Energie z.B




                                                                                                                                                                        Quelle: Fraunhofer IWES
                                                                                                                                                                    0

                                      1   2   3   4   5   6   7   8   9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31                         Tag                             werden. We
                                                                                                                                                                                                  len, bleibt a
                                          Geothermie          Laufwasser       Onshore-Wind                                   Photovoltaik
                                                                                                                                                                                                     Naturvert
                                          Basislast           Gesamtlast mit Lastmanagement
                                                                                                Quelle: UBA Studie "100% EE - 2050" - FhG IWES - 2010                                             im Zuge ein
                                    Bild 1: Nach dem UBA-IWES Szenario wäre es — ohne die Nutzung von Kohlenwasserstoffen                                                                         gibt es für
                                    — im Dezember 2007 über eine Dauer von gut zwei Wochen zu einer massiven Unterde-                                                                             wenig wie d
                                    ckung im Stromnetz gekommen. Gleichzeitig gäbe es aber in den Wochen davor und danach                                                                         ven Fleischk
                                    ein deutliches Überangebot.
mer die zeitlichen Abschnitte kürzer und                        fällen? Wann müssen wir anfangen da-                                                Hier lohnt
                                    die Wechsel häufiger sind, als im Winter.                        mit wir 2050 fertig sind? Entsprechende
                                    Zudem gibt es im Sommer tendenziell                             Vorschläge und Analysen hätten sicher-                                            Biomasse



                                    a:d:h:m:s
                                    mehr Überangebot und im Winter mehr                             lich den Rahmen der Arbeit gesprengt,                                                Im UBA-S
                                    Mangel, der sich auch mal über Wochen                           doch wird man hierauf noch Antworten                                              Biomasse in
                                    hinziehen kann.                                                 geben müssen.                                                                     fizienten Gu
                                                                                                                                                                                      soll so 23 TW
                                                                                                                                                                                      beitragen. M
                                          EE-Einspeisung und Last (Meteo-Jahr 2007, Dezember)                                               Leistung (GW)
                                                                                                                                                                                      dramatische
                                                                                                                                                                                      die Biomass
                                                          Biogas + Erdgasnetz +
                                                                                                                                                     140
                                                                                                                                                                                      2011 mehr a
Systemfragen der Stromspeicherung




                                                                                                                                                     120                                 Auf Seite

                                                           Blockheizkraftwerke                                                                       100
                                                                                                                                                                                      um das Biom
                                                                                                                                                                                      so gering ist
                                                                                                                                                       80                             biomasse v
                                                                                                                                                                                      se wird „kri
                                                                                                                                                       60
                                                                                                                                                                                      komplett w
                                                                                     Bedarf:




                                                                                                                                                                                           Tomi Engel - Fachausschuss “Solare Mobilität”
                                                                                                                                                       40                             Begründung
                                                                             ca. 14 TWh mit bis 50 GW                                                                                 ist zudem no
                                                                                                                                                       20
                                                                                                                                                                                      len weitere
                                                                                                                                                                                      Energie z.B




                                                                                                                                                            Quelle: Fraunhofer IWES
                                                                                                                                                        0

                                      1   2   3   4   5   6   7   8   9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31             Tag                             werden. We
                                                                                                                                                                                      len, bleibt a
                                          Geothermie          Laufwasser       Onshore-Wind                      Photovoltaik
                                                                                                                                                                                         Naturvert
                                          Basislast           Gesamtlast mit Lastmanagement
                                                                                                                                                                                      im Zuge ein
                                    Bild 1: Nach dem UBA-IWES Szenario wäre es — ohne die Nutzung von Kohlenwasserstoffen                                                             gibt es für
                                    — im Dezember 2007 über eine Dauer von gut zwei Wochen zu einer massiven Unterde-                                                                 wenig wie d
                                    ckung im Stromnetz gekommen. Gleichzeitig gäbe es aber in den Wochen davor und danach                                                             ven Fleischk
                                    ein deutliches Überangebot.
werden. Welche P




                                                                                                                                                                                           Quelle: Fraunhofer
                                      1   2     3   4   5     6   7    8    9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31                                  Tag
                                                                                                                                                                                                                     len, bleibt aber o
                                          Geothermie              Laufwasser         Onshore-Wind                                     Photovoltaik
                                                                                                                                                                                                                       Naturverträglic
                                          Basislast               Gesamtlast mit Lastmanagement
                                                                                                                                                                                                                     im Zuge einer na



                                    a:d:h:m:s
                                    Bild 1: Nach dem UBA-IWES Szenario wäre es — ohne die Nutzung von Kohlenwasserstoffen                                                                                            gibt es für das
                                    — im Dezember 2007 über eine Dauer von gut zwei Wochen zu einer massiven Unterde-                                                                                                wenig wie die Red
                                    ckung im Stromnetz gekommen. Gleichzeitig gäbe es aber in den Wochen davor und danach                                                                                            ven Fleischkonsum
                                    ein deutliches Überangebot.                                                                                                                                                      mindestens die An
                                                                                                                                                                                                                     mittel für Energie
                                          Residuallast mit allen Verbrauchern und Lastmanagement, nach PSW (Meteo-Jahr 2009)

                                          Überschüsse: -78,5 TWh
                                                                                                                                                                   Residuallast (GW)
                                                                                                                                                                                                                     Sind Elektroau
                                                                                                                                                                                                                       In der Studie w
Systemfragen der Stromspeicherung




                                                                                 max. Residuallast: 57,3 GW                                                                       60
                                                                                                                                                                                                                     Ziele für die E-M
                                                                                                                                                                                  40
                                                                                                                                                                                                                     nannt. 10 Million
                                                                                                                                                                                  20                                 40 kWh Akku un
                                                                                                                                                                                                                     weite. Dazu kom
                                                                                                                                                                                       0
                                                                                                                                                                                                                     Plug-In-Hybride
                                                                                                                                                                                  -20                                bis zu 50 km. In




                                                                                                                                                                                                                               Tomi Engel - Fachausschuss “Solare Mobilität”
                                                                                                                                                                                                                     der PKW-Fahrlei
                                                                                                                                                                                  -40
                                                                                                                                                                                                                     TWh zusätzlicher
                                                                                                                                                                                  -60                                  Alle Fahrzeuge
                                                                                 min. Residuallast: -60,7 GW                                                                                                         mit dem Netz ver
                                                                                                                                                                                  -80
                                                                                                                                                                                                                     teile der Kapazitä




                                                                                                                                                                                           Quelle: Fraunhofer IWES
                                                                                                                                                                                -100                                 verlagerung genu
                                                                                                                Überschüsse (EE-Einspeisung > Last)                                                                    Ein Zitat von S
                                                                                                                                                                                -120
                                                                                                                                                                                                                     jedoch tief blicke
                                          Jan           Feb           Mar      Apr      May        Jun          Jul        Aug        Sep         Oct        Nov      Dec     Monat
                                                                                                                                                                                                                     führung der Ele
                                                                                                         Quelle: UBA Studie "100% EE - 2050" - FhG IWES - 2010
                                    Bild 2: Betrachtet man ein ganzes Jahr, so ergibt sich dieses Bild der Mangel- und Über-                                                                                         ungünstig“ besch
                                    schusszeiten. Im Sommer gibt es viele kurzzeitige Überschüsse (blau) und im Winter eher
                                    lange Abschnitte, die vom jeweiligen Wettertrend abhängen. Tendenziell sind die Winter-                                                                                           „Verliefe die En
                                    monate eher von einem hohen Bedarf an abrufbarer Energie (braun) geprägt.                                                                                                        mobilität langsam
werden. Welche P




                                                                                                                                                                                            Quelle: Fraunhofer
                                       1   2     3   4   5     6   7    8    9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31                                  Tag
                                                                                                                                                                                                                      len, bleibt aber o
                                           Geothermie              Laufwasser         Onshore-Wind                                     Photovoltaik
                                                                                                                                                                                                                        Naturverträglic
                                           Basislast               Gesamtlast mit Lastmanagement
                                                                                                                                                                                                                      im Zuge einer na



                                    a:d:h:m:s
                                     Bild 1: Nach dem UBA-IWES Szenario wäre es — ohne die Nutzung von Kohlenwasserstoffen                                                                                            gibt es für das
                                     — im Dezember 2007 über eine Dauer von gut zwei Wochen zu einer massiven Unterde-                                                                                                wenig wie die Red
                                     ckung im Stromnetz gekommen. Gleichzeitig gäbe es aber in den Wochen davor und danach                                                                                            ven Fleischkonsum
                                     ein deutliches Überangebot.                                                                                                                                                      mindestens die An
                                                                                                                                                                                                                      mittel für Energie
                                           Residuallast mit allen Verbrauchern und Lastmanagement, nach PSW (Meteo-Jahr 2009)

                                           Überschüsse: -78,5 TWh
                                                                                                                                                                    Residuallast (GW)
                                                                                                                                                                                                                      Sind Elektroau
                                                                                                                                                                                                                        In der Studie w
Systemfragen der Stromspeicherung




                                                                                  max. Residuallast: 57,3 GW                                                                       60
                                                                                                                                                                                                                      Ziele für die E-M
                                                                                                                                                                                   40
                                                                                                                                                                                                                      nannt. 10 Million
                                                                                                                                                                                                                      40 kWh Akku un
                                    kalte Winter                                                                                                      kalte Winter                 20
                                                                                                                                                                                                                      weite. Dazu kom
                                                                                                                                                                                        0
                                                                                                                                                                                                                      Plug-In-Hybride
                                                                                                                                                                                   -20                                bis zu 50 km. In




                                                                                                                                                                                                                                Tomi Engel - Fachausschuss “Solare Mobilität”
                                                                                                                                                                                                                      der PKW-Fahrlei
                                                                                          Tag & Nacht                                                                              -40
                                                                                                                                                                                                                      TWh zusätzlicher
                                                                                                                                                                                   -60                                  Alle Fahrzeuge
                                                                                  min. Residuallast: -60,7 GW                                                                                                         mit dem Netz ver
                                                                                                                                                                                   -80
                                                                                                                                                                                                                      teile der Kapazitä




                                                                                                                                                                                            Quelle: Fraunhofer IWES
                                                                                                                                                                                 -100                                 verlagerung genu
                                                                                                                 Überschüsse (EE-Einspeisung > Last)                                                                    Ein Zitat von S
                                                                                                                                                                                 -120
                                                                                                                                                                                                                      jedoch tief blicke
                                           Jan           Feb           Mar      Apr      May        Jun          Jul        Aug        Sep         Oct        Nov      Dec     Monat
                                                                                                                                                                                                                      führung der Ele
                                                                                                          Quelle: UBA Studie "100% EE - 2050" - FhG IWES - 2010
                                     Bild 2: Betrachtet man ein ganzes Jahr, so ergibt sich dieses Bild der Mangel- und Über-                                                                                         ungünstig“ besch
                                     schusszeiten. Im Sommer gibt es viele kurzzeitige Überschüsse (blau) und im Winter eher
                                     lange Abschnitte, die vom jeweiligen Wettertrend abhängen. Tendenziell sind die Winter-                                                                                           „Verliefe die En
                                     monate eher von einem hohen Bedarf an abrufbarer Energie (braun) geprägt.                                                                                                        mobilität langsam
werden. Welche P




                                                                                                                                                                                           Quelle: Fraunhofer
                                      1   2     3   4   5     6   7    8    9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31                                  Tag
                                                                                                                                                                                                                     len, bleibt aber o
                                          Geothermie              Laufwasser         Onshore-Wind                                     Photovoltaik
                                                                                                                                                                                                                       Naturverträglic
                                          Basislast               Gesamtlast mit Lastmanagement
                                                                                                                                                                                                                     im Zuge einer na



                                    a:d:h:m:s
                                    Bild 1: Nach dem UBA-IWES Szenario wäre es — ohne die Nutzung von Kohlenwasserstoffen                                                                                            gibt es für das
                                    — im Dezember 2007 über eine Dauer von gut zwei Wochen zu einer massiven Unterde-                                                                                                wenig wie die Red
                                    ckung im Stromnetz gekommen. Gleichzeitig gäbe es aber in den Wochen davor und danach                                                                                            ven Fleischkonsum
                                    ein deutliches Überangebot.                                                                                                                                                      mindestens die An
                                                                                                                                                                                                                     mittel für Energie
                                          Residuallast mit allen Verbrauchern und Lastmanagement, nach PSW (Meteo-Jahr 2009)

                                          Überschüsse: -78,5 TWh
                                                                                                                                                                   Residuallast (GW)
                                                                                                                                                                                                                     Sind Elektroau
                                                                                                                                                                                                                       In der Studie w
Systemfragen der Stromspeicherung




                                                                                 max. Residuallast: 57,3 GW                                                                       60
                                                                                                                                                                                                                     Ziele für die E-M
                                                                                                                                                                                  40
                                                                                                                                                                                                                     nannt. 10 Million
                                                                                                                                                                                                                     40 kWh Akku un
                                          CnHm                                                                                                                   CnHm             20
                                                                                                                                                                                                                     weite. Dazu kom
                                                                                                                                                                                       0
                                                                                                                                                                                                                     Plug-In-Hybride
                                                                                                                                                                                  -20                                bis zu 50 km. In




                                                                                                                                                                                                                               Tomi Engel - Fachausschuss “Solare Mobilität”
                                                                                                                                                                                                                     der PKW-Fahrlei
                                                                                                Strom                                                                             -40
                                                                                                                                                                                                                     TWh zusätzlicher
                                                                                                                                                                                  -60                                  Alle Fahrzeuge
                                                                                 min. Residuallast: -60,7 GW                                                                                                         mit dem Netz ver
                                                                                                                                                                                  -80
                                                                                                                                                                                                                     teile der Kapazitä




                                                                                                                                                                                           Quelle: Fraunhofer IWES
                                                                                                                                                                                -100                                 verlagerung genu
                                                                                                                Überschüsse (EE-Einspeisung > Last)                                                                    Ein Zitat von S
                                                                                                                                                                                -120
                                                                                                                                                                                                                     jedoch tief blicke
                                          Jan           Feb           Mar      Apr      May        Jun          Jul        Aug        Sep         Oct        Nov      Dec     Monat
                                                                                                                                                                                                                     führung der Ele
                                                                                                         Quelle: UBA Studie "100% EE - 2050" - FhG IWES - 2010
                                    Bild 2: Betrachtet man ein ganzes Jahr, so ergibt sich dieses Bild der Mangel- und Über-                                                                                         ungünstig“ besch
                                    schusszeiten. Im Sommer gibt es viele kurzzeitige Überschüsse (blau) und im Winter eher
                                    lange Abschnitte, die vom jeweiligen Wettertrend abhängen. Tendenziell sind die Winter-                                                                                           „Verliefe die En
                                    monate eher von einem hohen Bedarf an abrufbarer Energie (braun) geprägt.                                                                                                        mobilität langsam
werden. Welche P




                                                                                                                                                                                   Quelle: Fraunhofer
                                      1   2     3   4   5     6   7    8    9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31                          Tag
                                                                                                                                                                                                             len, bleibt aber o
                                          Geothermie              Laufwasser         Onshore-Wind                                 Photovoltaik
                                                                                                                                                                                                               Naturverträglic
                                          Basislast               Gesamtlast mit Lastmanagement
                                                                                                                                                                                                             im Zuge einer na



                                    a:d:h:m:s
                                    Bild 1: Nach dem UBA-IWES Szenario wäre es — ohne die Nutzung von Kohlenwasserstoffen                                                                                    gibt es für das
                                    — im Dezember 2007 über eine Dauer von gut zwei Wochen zu einer massiven Unterde-                                                                                        wenig wie die Red
                                    ckung im Stromnetz gekommen. Gleichzeitig gäbe es aber in den Wochen davor und danach                                                                                    ven Fleischkonsum
                                    ein deutliches Überangebot.                                                                                                                                              mindestens die An
                                                                                                                                                                                                             mittel für Energie
                                          Residuallast mit allen Verbrauchern und Lastmanagement, nach PSW (Meteo-Jahr 2009)

                                          Überschüsse: -78,5 TWh
                                                                                                                                                           Residuallast (GW)
                                                                                                                                                                                                             Sind Elektroau
                                                                                                                                                                                                               In der Studie w
Systemfragen der Stromspeicherung




                                                                                 max. Residuallast: 57,3 GW                                                               60
                                                                                                                                                                                                             Ziele für die E-M
                                                                                                                                                                          40
                                                                                                                                                                                                             nannt. 10 Million
                                                                                                                                                                                                             40 kWh Akku un
                                          CnHm                                                                                                       CnHm                 20
                                                                                                                                                                                                             weite. Dazu kom
                                                                                                                                                                               0
                                                                                                                                                                                                             Plug-In-Hybride
                                                                                                                                                                          -20                                bis zu 50 km. In




                                                                                                                                                                                                                       Tomi Engel - Fachausschuss “Solare Mobilität”
                                                                                                                                                                                                             der PKW-Fahrlei
                                                                                                Strom                                                                     -40
                                                                                                                                                                                                             TWh zusätzlicher
                                                                                                                                                                          -60                                  Alle Fahrzeuge
                                                                                 min. Residuallast: -60,7 GW                                                                                                 mit dem Netz ver
                                                                                                                                                                          -80
                                                                                                                                                                                                             teile der Kapazitä




                                                                                                                                                                                   Quelle: Fraunhofer IWES
                                                                                                                                                                        -100                                 verlagerung genu
                                                                                                               Überschüsse (EE-Einspeisung > Last)                                                             Ein Zitat von S
                                                                                                                                                                        -120
                                                                                                                                                                                                             jedoch tief blicke
                                          Jan           Feb           Mar      Apr      May        Jun         Jul      Aug       Sep        Oct     Nov      Dec     Monat
                                                                                                                                                                                                             führung der Ele
                                    Bild 2: Betrachtet man ein ganzes Jahr, so ergibt sich dieses Bild der Mangel- und Über-                                                                                 ungünstig“ besch
                                    schusszeiten. Im Sommer gibt es viele kurzzeitige Überschüsse (blau) und im Winter eher
                                    lange Abschnitte, die vom jeweiligen Wettertrend abhängen. Tendenziell sind die Winter-                                                                                   „Verliefe die En
                                    monate eher von einem hohen Bedarf an abrufbarer Energie (braun) geprägt.                                                                                                mobilität langsam
Systemfragen der Stromspeicherung




 CnHm
                                                      Solare Struktur ... Effiziente Netzwerke




Tomi Engel - Fachausschuss “Solare Mobilität”
Systemfragen der Stromspeicherung



                                                      Solare Struktur ... Effiziente Netzwerke




Tomi Engel - Fachausschuss “Solare Mobilität”
Solare Struktur ... Effiziente Netzwerke

                                                                           Brennstoff
Systemfragen der Stromspeicherung




                                                                                        Tomi Engel - Fachausschuss “Solare Mobilität”
                                     Es gilt 400 TWh Brennstoff
                                     von der Straße in den Keller zu verlagern!
Solare Struktur ... Effiziente Netzwerke
Systemfragen der Stromspeicherung




                                                          Brennstoff




                                                                                  Tomi Engel - Fachausschuss “Solare Mobilität”
                                     Es gilt 400 TWh Brennstoff
                                     von der Straße in den Keller zu verlagern!
werden. Welche P




                                                                                                                                                                                           Quelle: Fraunhofer
                                      1   2     3   4   5     6   7    8    9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31                                  Tag
                                                                                                                                                                                                                     len, bleibt aber o
                                          Geothermie              Laufwasser         Onshore-Wind                                     Photovoltaik
                                                                                                                                                                                                                       Naturverträglic
                                          Basislast               Gesamtlast mit Lastmanagement
                                                                                                                                                                                                                     im Zuge einer na



                                    a:d:h:m:s
                                    Bild 1: Nach dem UBA-IWES Szenario wäre es — ohne die Nutzung von Kohlenwasserstoffen                                                                                            gibt es für das
                                    — im Dezember 2007 über eine Dauer von gut zwei Wochen zu einer massiven Unterde-                                                                                                wenig wie die Red
                                    ckung im Stromnetz gekommen. Gleichzeitig gäbe es aber in den Wochen davor und danach                                                                                            ven Fleischkonsum
                                    ein deutliches Überangebot.                                                                                                                                                      mindestens die An
                                                                                                                                                                                                                     mittel für Energie
                                          Residuallast mit allen Verbrauchern und Lastmanagement, nach PSW (Meteo-Jahr 2009)

                                          Überschüsse: -78,5 TWh
                                                                                                                                                                   Residuallast (GW)
                                                                                                                                                                                                                     Sind Elektroau
                                                                                                                                                                                                                       In der Studie w
Systemfragen der Stromspeicherung




                                                                                 max. Residuallast: 57,3 GW                                                                       60
                                                                                                                                                                                                                     Ziele für die E-M
                                                                                                                                                                                  40
                                                                                                                                                                                                                     nannt. 10 Million
                                                                                                                                                                                                                     40 kWh Akku un
                                          CnHm                                                                                                                   CnHm             20
                                                                                                                                                                                                                     weite. Dazu kom
                                                                                                                                                                                       0
                                                                                                                                                                                                                     Plug-In-Hybride
                                                                                                                                                                                  -20                                bis zu 50 km. In




                                                                                                                                                                                                                               Tomi Engel - Fachausschuss “Solare Mobilität”
                                                                                                                                                                                                                     der PKW-Fahrlei
                                                                                                Strom                                                                             -40
                                                                                                                                                                                                                     TWh zusätzlicher
                                                                                                                                                                                  -60                                  Alle Fahrzeuge
                                                                                 min. Residuallast: -60,7 GW                                                                                                         mit dem Netz ver
                                                                                                                                                                                  -80
                                                                                                                                                                                                                     teile der Kapazitä




                                                                                                                                                                                           Quelle: Fraunhofer IWES
                                                                                                                                                                                -100                                 verlagerung genu
                                                                                                                Überschüsse (EE-Einspeisung > Last)                                                                    Ein Zitat von S
                                                                                                                                                                                -120
                                                                                                                                                                                                                     jedoch tief blicke
                                          Jan           Feb           Mar      Apr      May        Jun          Jul        Aug        Sep         Oct        Nov      Dec     Monat
                                                                                                                                                                                                                     führung der Ele
                                                                                                         Quelle: UBA Studie "100% EE - 2050" - FhG IWES - 2010
                                    Bild 2: Betrachtet man ein ganzes Jahr, so ergibt sich dieses Bild der Mangel- und Über-                                                                                         ungünstig“ besch
                                    schusszeiten. Im Sommer gibt es viele kurzzeitige Überschüsse (blau) und im Winter eher
                                    lange Abschnitte, die vom jeweiligen Wettertrend abhängen. Tendenziell sind die Winter-                                                                                           „Verliefe die En
                                    monate eher von einem hohen Bedarf an abrufbarer Energie (braun) geprägt.                                                                                                        mobilität langsam
werden. Welche P




                                                                                                                                                                                   Quelle: Fraunhofer
                                      1   2     3   4   5     6   7    8    9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31                          Tag
                                                                                                                                                                                                             len, bleibt aber o
                                          Geothermie              Laufwasser         Onshore-Wind                                 Photovoltaik
                                                                                                                                                                                                               Naturverträglic
                                          Basislast               Gesamtlast mit Lastmanagement
                                                                                                                                                                                                             im Zuge einer na



                                    a:d:h:m:s
                                    Bild 1: Nach dem UBA-IWES Szenario wäre es — ohne die Nutzung von Kohlenwasserstoffen                                                                                    gibt es für das
                                    — im Dezember 2007 über eine Dauer von gut zwei Wochen zu einer massiven Unterde-                                                                                        wenig wie die Red
                                    ckung im Stromnetz gekommen. Gleichzeitig gäbe es aber in den Wochen davor und danach                                                                                    ven Fleischkonsum
                                    ein deutliches Überangebot.                                                                                                                                              mindestens die An
                                                                                                                                                                                                             mittel für Energie
                                          Residuallast mit allen Verbrauchern und Lastmanagement, nach PSW (Meteo-Jahr 2009)

                                          Überschüsse: -78,5 TWh
                                                                                                                                                           Residuallast (GW)
                                                                                                                                                                                                             Sind Elektroau
                                                                                                                                                                                                               In der Studie w
Systemfragen der Stromspeicherung




                                                                                 max. Residuallast: 57,3 GW                                                               60
                                                                                                                                                                                                             Ziele für die E-M
                                                                                                                                                                          40
                                                                                                                                                                                                             nannt. 10 Million
                                                                                                                                                                                                             40 kWh Akku un
                                          CnHm                                                                                                       CnHm                 20
                                                                                                                                                                                                             weite. Dazu kom
                                                                                                                                                                               0
                                                                                                                                                                                                             Plug-In-Hybride
                                                                                                                                                                          -20                                bis zu 50 km. In




                                                                                                                                                                                                                       Tomi Engel - Fachausschuss “Solare Mobilität”
                                                                                                                                                                                                             der PKW-Fahrlei
                                                                                                Strom                                                                     -40
                                                                                                                                                                                                             TWh zusätzlicher
                                                                                                                                                                          -60                                  Alle Fahrzeuge
                                                                                 min. Residuallast: -60,7 GW                                                                                                 mit dem Netz ver
                                                                                                                                                                          -80
                                                                                                                                                                                                             teile der Kapazitä




                                                                                                                                                                                   Quelle: Fraunhofer IWES
                                                                                                                                                                        -100                                 verlagerung genu
                                                                                                               Überschüsse (EE-Einspeisung > Last)                                                             Ein Zitat von S
                                                                                                                                                                        -120
                                                                                                                                                                                                             jedoch tief blicke
                                          Jan           Feb           Mar      Apr      May        Jun         Jul      Aug       Sep        Oct     Nov      Dec     Monat
                                                                                                                                                                                                             führung der Ele
                                    Bild 2: Betrachtet man ein ganzes Jahr, so ergibt sich dieses Bild der Mangel- und Über-                                                                                 ungünstig“ besch
                                    schusszeiten. Im Sommer gibt es viele kurzzeitige Überschüsse (blau) und im Winter eher
                                    lange Abschnitte, die vom jeweiligen Wettertrend abhängen. Tendenziell sind die Winter-                                                                                   „Verliefe die En
                                    monate eher von einem hohen Bedarf an abrufbarer Energie (braun) geprägt.                                                                                                mobilität langsam
Systemfragen der Stromspeicherung




                                                Chemisch

                                   Strom
                                                Mechanisch




Tomi Engel - Fachausschuss “Solare Mobilität”
Systemfragen der Stromspeicherung




                                    Akkus                                           Pumpspeicher
                                    15 - 100 Cent/kWh                    3 - 10 Cent/kWh




                                                                                                         Tomi Engel - Fachausschuss “Solare Mobilität”
                                                     (Speichernutzung)               (Speichernutzung)

                                      Grenzkosten äbhängig von           Grenzkosten äbhängig von
                                         Endkundenstrompreis.             Preisdifferenz zwischen
                                    Wirtschaftlich ab Speicherkosten     Stromeinkauf und Verkauf
                                      von maximal 15 Cent/kWh.
Systemfragen der Stromspeicherung




                                    Akkus                                               Pumpspeicher
                                    15 - 100 Cent/kWh                        3 - 10 Cent/kWh




                                                                                                             Tomi Engel - Fachausschuss “Solare Mobilität”
                                                    (Speichernutzung)                    (Speichernutzung)




                                    ... also sind Pumpspeicher um den Faktor 10   "besser"   als Akkus.
                                                             Ende der Debatte?
Systemfragen der Stromspeicherung




                                    Akkus                                               Pumpspeicher




                                                                                                               Tomi Engel - Fachausschuss “Solare Mobilität”
                                    Massenprodukte                         Einzelstücke
                                     werden mit der Zeit immer billiger.   werden mit der Zeit immer teurer.
Akkus zur Netzstützung - Größenordnungen
Systemfragen der Stromspeicherung




                                    "Auto - USV"   "Haus - USV"   "Regio - USV"   Pumpspeicher




                                                                                                 Tomi Engel - Fachausschuss “Solare Mobilität”
Akkus zur Netzstützung - Größenordnungen
Systemfragen der Stromspeicherung




                                    "Auto - USV"       "Haus - USV"      "Regio - USV"           Pumpspeicher




                                                                                                                       Tomi Engel - Fachausschuss “Solare Mobilität”
                                     Leistung
                                            0,2 kW        3 - 10 kW            2.000 kW                  1 GW
                                     Reaktionszeit
                                         max. 1 sec       max. 1 sec          max. 1 sec             60 bis 120 sec
                                     Netzanschluss
                                      Niederspannung    Niederspannung   Mittel-/Hochspannung   Hoch-/Höchstspannung
Akkus zur Netzstützung - Größenordnungen
Systemfragen der Stromspeicherung




                                    "Auto - USV"         "Haus - USV"      "Regio - USV"   Pumpspeicher




                                                                                                           Tomi Engel - Fachausschuss “Solare Mobilität”
                                     Leistung
                                            0,2 kW          3 - 10 kW          2.000 kW         1 GW
                                     Speicherkapazität
                                          0,5 kWh           5 - 15 kWh        12.000 kWh      5 - 10 GWh
                                     Flächenverbrauch
                                        faktisch 0 qm      faktisch 0 qm       160 qm         55.000 qm
Akkus zur Netzstützung - Größenordnungen
Systemfragen der Stromspeicherung




                                    "Auto - USV"         "Haus - USV"           "Regio - USV"         Pumpspeicher
                                     * 50 Mio Autos =    * 10 Mio Haushalte =   * 5.000 Standorte =    * 10 Standorte =
                                        x 50 Mio.                                                           x 10




                                                                                                                          Tomi Engel - Fachausschuss “Solare Mobilität”
                                     Leistung
                                           10 GW             30 - 100 GW              10 GW                 10 GW
                                     Speicherkapazität
                                          25 GWh            50 - 150 GWh             60 GWh                50 GWh
                                     Flächenverbrauch
                                        faktisch 0 qm        faktisch 0 qm          800.000 qm            550.000 qm
Akkus zur Netzstützung - Größenordnungen
Systemfragen der Stromspeicherung




                                    "Auto - USV"         "Haus - USV"           "Regio - USV"         Pumpspeicher
                                     * 50 Mio Autos =    * 10 Mio Haushalte =   * 5.000 Standorte =    * 10 Standorte =




                                                                                                                          Tomi Engel - Fachausschuss “Solare Mobilität”
                                     Leistung
                                          10 GW
                                           10 GW             30 - 100 GW              10 GW               10 GW
                                                                                                           10 GW
                                     Speicherkapazität
                                        25 GWh
                                         25 GWh             50 - 150 GWh             60 GWh              50 GWh
                                                                                                          50 GWh
                                     Flächenverbrauch
                                        faktisch 0 qm        faktisch 0 qm          800.000 qm           550.000 qm
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Vortrag Engel - Forum 12 - Speicher Netze Steuerung - VOLLER ENERGIE 2013

  • 1. Systemfragen der Stromspeicherung … ein Baustein der Energiewende Tomi Engel Mannheim - 16.03.2013
  • 2. Systemfragen der Stromspeicherung … ein Baustein der Energiewende Tomi Engel Mannheim - 16.03.2013
  • 3. Systemfragen der Stromspeicherung Nahrung Strom Wärme Mobilität Tomi Engel - Fachausschuss “Solare Mobilität”
  • 4. Systemfragen der Stromspeicherung Strom Tomi Engel - Fachausschuss “Solare Mobilität”
  • 5. EE-Erzeugung … Anlagenbestand kW(peak) Systemfragen der Stromspeicherung 23 GW 29 GW Tomi Engel - Fachausschuss “Solare Mobilität” 5 GW Quelle: www.energymap.info - Stand Feb. 2012
  • 6. Strukturaspekt ... dezentrale Einspeisung Systemfragen der Stromspeicherung Tomi Engel - Fachausschuss “Solare Mobilität” Quelle: www.energymap.info - Stand Feb. 2012
  • 7. Strukturaspekt ... dezentrale Einspeisung = Nieder- und Mittelspannung Systemfragen der Stromspeicherung 30 % Tomi Engel - Fachausschuss “Solare Mobilität” 70 % Quelle: www.energymap.info - Stand Feb. 2012
  • 8. Strukturaspekt ... dezentrale Einspeisung = Nieder- und Mittelspannung Systemfragen der Stromspeicherung 50 % Tomi Engel - Fachausschuss “Solare Mobilität” 50 % Quelle: www.energymap.info - Stand Feb. 2012
  • 9. Strukturaspekt ... dezentrale Einspeisung = Nieder- und Mittelspannung Systemfragen der Stromspeicherung 13 % Tomi Engel - Fachausschuss “Solare Mobilität” 87 % Quelle: www.energymap.info - Stand Feb. 2012
  • 10. Strukturaspekt ... dezentrale Einspeisung = Nieder- und Mittelspannung Systemfragen der Stromspeicherung 4% Tomi Engel - Fachausschuss “Solare Mobilität” 96 % Quelle: www.energymap.info - Stand Feb. 2012
  • 11. Strukturaspekt ... dezentrale Einspeisung Welche Bedeutung haben da Höchstspannungstrassen? Systemfragen der Stromspeicherung Tomi Engel - Fachausschuss “Solare Mobilität” 96 % Quelle: www.energymap.info - Stand Feb. 2012
  • 12. Strukturaspekt … Netztopologie Systemfragen der Stromspeicherung HöS ca. 1 - 5 GW HS ca. 0,1 - 0,5 GW Tomi Engel - Fachausschuss “Solare Mobilität” NS/MS ca. 1 - 15 MW typische Übertragungsleistung je Leitungstrasse
  • 13. Strukturaspekt … Netztopologie = = Overlay ca. 5 - 15 GW Systemfragen der Stromspeicherung HöS ca. 1 - 5 GW HS ca. 0,1 - 0,5 GW Tomi Engel - Fachausschuss “Solare Mobilität” NS/MS ca. 1 - 15 MW typische Übertragungsleistung je Leitungstrasse
  • 14. Strukturaspekt … Netztopologie = = Overlay ca. 5 - 15 GW Systemfragen der Stromspeicherung HöS ca. 1 - 5 GW HS ca. 0,1 - 0,5 GW Tomi Engel - Fachausschuss “Solare Mobilität” 100 GW PV ! NS/MS ca. 1 - 15 MW typische Übertragungsleistung je Leitungstrasse
  • 15. Strukturaspekt … Netztopologie = = Overlay ca. 5 - 15 GW Systemfragen der Stromspeicherung HöS ca. 1 - 5 GW HS ca. 0,1 - 0,5 GW Tomi Engel - Fachausschuss “Solare Mobilität” NS/MS ca. 1 - 15 MW typische Übertragungsleistung je Leitungstrasse Gas ca. 10 - 30 GW
  • 16. Strukturaspekt … Netztopologie die “unteren” Teile werden in Zukunft immer wichtiger! Systemfragen der Stromspeicherung HöS ca. 1 - 5 GW HS ca. 0,1 - 0,5 GW Tomi Engel - Fachausschuss “Solare Mobilität” NS/MS ca. 1 - 15 MW typische Übertragungsleistung je Leitungstrasse Gas ca. 10 - 30 GW
  • 17. Systemfragen der Stromspeicherung Lastausgleich Tomi Engel - Fachausschuss “Solare Mobilität”
  • 18. a:d:h:m:s Jahre/Monate Tage Stunden Minuten (Milli-)Sekunden Systemfragen der Stromspeicherung Lastausgleich Tomi Engel - Fachausschuss “Solare Mobilität” Sturm Sommer Winter Tag Nacht Flaute
  • 19. mer die zeitlichen Abschnitte kürzer und fällen? Wann müssen wir anfangen da- Hier lohnt die Wechsel häufiger sind, als im Winter. mit wir 2050 fertig sind? Entsprechende Zudem gibt es im Sommer tendenziell Vorschläge und Analysen hätten sicher- Biomasse a:d:h:m:s mehr Überangebot und im Winter mehr lich den Rahmen der Arbeit gesprengt, Im UBA-S Mangel, der sich auch mal über Wochen doch wird man hierauf noch Antworten Biomasse in hinziehen kann. geben müssen. fizienten Gu soll so 23 TW beitragen. M EE-Einspeisung und Last (Meteo-Jahr 2007, Dezember) Leistung (GW) dramatische 140 die Biomass 2011 mehr a Systemfragen der Stromspeicherung 120 Auf Seite 100 um das Biom so gering ist 80 biomasse v se wird „kri 60 komplett w Tomi Engel - Fachausschuss “Solare Mobilität” 40 Begründung ist zudem no 20 len weitere Energie z.B Quelle: Fraunhofer IWES 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 Tag werden. We len, bleibt a Geothermie Laufwasser Onshore-Wind Photovoltaik Naturvert Basislast Gesamtlast mit Lastmanagement Quelle: UBA Studie "100% EE - 2050" - FhG IWES - 2010 im Zuge ein Bild 1: Nach dem UBA-IWES Szenario wäre es — ohne die Nutzung von Kohlenwasserstoffen gibt es für — im Dezember 2007 über eine Dauer von gut zwei Wochen zu einer massiven Unterde- wenig wie d ckung im Stromnetz gekommen. Gleichzeitig gäbe es aber in den Wochen davor und danach ven Fleischk ein deutliches Überangebot.
  • 20. mer die zeitlichen Abschnitte kürzer und fällen? Wann müssen wir anfangen da- Hier lohnt die Wechsel häufiger sind, als im Winter. mit wir 2050 fertig sind? Entsprechende Zudem gibt es im Sommer tendenziell Vorschläge und Analysen hätten sicher- Biomasse a:d:h:m:s mehr Überangebot und im Winter mehr lich den Rahmen der Arbeit gesprengt, Im UBA-S Mangel, der sich auch mal über Wochen doch wird man hierauf noch Antworten Biomasse in hinziehen kann. geben müssen. fizienten Gu soll so 23 TW beitragen. M EE-Einspeisung und Last (Meteo-Jahr 2007, Dezember) Leistung (GW) dramatische 140 die Biomass 2011 mehr a Systemfragen der Stromspeicherung 120 Auf Seite 100 um das Biom so gering ist 80 biomasse v se wird „kri 60 komplett w Bedarf: Tomi Engel - Fachausschuss “Solare Mobilität” 40 Begründung ca. 14 TWh mit bis 50 GW ist zudem no 20 len weitere Energie z.B Quelle: Fraunhofer IWES 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 Tag werden. We len, bleibt a Geothermie Laufwasser Onshore-Wind Photovoltaik Naturvert Basislast Gesamtlast mit Lastmanagement Quelle: UBA Studie "100% EE - 2050" - FhG IWES - 2010 im Zuge ein Bild 1: Nach dem UBA-IWES Szenario wäre es — ohne die Nutzung von Kohlenwasserstoffen gibt es für — im Dezember 2007 über eine Dauer von gut zwei Wochen zu einer massiven Unterde- wenig wie d ckung im Stromnetz gekommen. Gleichzeitig gäbe es aber in den Wochen davor und danach ven Fleischk ein deutliches Überangebot.
  • 21. mer die zeitlichen Abschnitte kürzer und fällen? Wann müssen wir anfangen da- Hier lohnt die Wechsel häufiger sind, als im Winter. mit wir 2050 fertig sind? Entsprechende Zudem gibt es im Sommer tendenziell Vorschläge und Analysen hätten sicher- Biomasse a:d:h:m:s mehr Überangebot und im Winter mehr lich den Rahmen der Arbeit gesprengt, Im UBA-S Mangel, der sich auch mal über Wochen doch wird man hierauf noch Antworten Biomasse in hinziehen kann. geben müssen. fizienten Gu soll so 23 TW beitragen. M EE-Einspeisung und Last (Meteo-Jahr 2007, Dezember) Leistung (GW) dramatische die Biomass Biogas + Erdgasnetz + 140 2011 mehr a Systemfragen der Stromspeicherung 120 Auf Seite Blockheizkraftwerke 100 um das Biom so gering ist 80 biomasse v se wird „kri 60 komplett w Bedarf: Tomi Engel - Fachausschuss “Solare Mobilität” 40 Begründung ca. 14 TWh mit bis 50 GW ist zudem no 20 len weitere Energie z.B Quelle: Fraunhofer IWES 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 Tag werden. We len, bleibt a Geothermie Laufwasser Onshore-Wind Photovoltaik Naturvert Basislast Gesamtlast mit Lastmanagement im Zuge ein Bild 1: Nach dem UBA-IWES Szenario wäre es — ohne die Nutzung von Kohlenwasserstoffen gibt es für — im Dezember 2007 über eine Dauer von gut zwei Wochen zu einer massiven Unterde- wenig wie d ckung im Stromnetz gekommen. Gleichzeitig gäbe es aber in den Wochen davor und danach ven Fleischk ein deutliches Überangebot.
  • 22. werden. Welche P Quelle: Fraunhofer 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 Tag len, bleibt aber o Geothermie Laufwasser Onshore-Wind Photovoltaik Naturverträglic Basislast Gesamtlast mit Lastmanagement im Zuge einer na a:d:h:m:s Bild 1: Nach dem UBA-IWES Szenario wäre es — ohne die Nutzung von Kohlenwasserstoffen gibt es für das — im Dezember 2007 über eine Dauer von gut zwei Wochen zu einer massiven Unterde- wenig wie die Red ckung im Stromnetz gekommen. Gleichzeitig gäbe es aber in den Wochen davor und danach ven Fleischkonsum ein deutliches Überangebot. mindestens die An mittel für Energie Residuallast mit allen Verbrauchern und Lastmanagement, nach PSW (Meteo-Jahr 2009) Überschüsse: -78,5 TWh Residuallast (GW) Sind Elektroau In der Studie w Systemfragen der Stromspeicherung max. Residuallast: 57,3 GW 60 Ziele für die E-M 40 nannt. 10 Million 20 40 kWh Akku un weite. Dazu kom 0 Plug-In-Hybride -20 bis zu 50 km. In Tomi Engel - Fachausschuss “Solare Mobilität” der PKW-Fahrlei -40 TWh zusätzlicher -60 Alle Fahrzeuge min. Residuallast: -60,7 GW mit dem Netz ver -80 teile der Kapazitä Quelle: Fraunhofer IWES -100 verlagerung genu Überschüsse (EE-Einspeisung > Last) Ein Zitat von S -120 jedoch tief blicke Jan Feb Mar Apr May Jun Jul Aug Sep Oct Nov Dec Monat führung der Ele Quelle: UBA Studie "100% EE - 2050" - FhG IWES - 2010 Bild 2: Betrachtet man ein ganzes Jahr, so ergibt sich dieses Bild der Mangel- und Über- ungünstig“ besch schusszeiten. Im Sommer gibt es viele kurzzeitige Überschüsse (blau) und im Winter eher lange Abschnitte, die vom jeweiligen Wettertrend abhängen. Tendenziell sind die Winter- „Verliefe die En monate eher von einem hohen Bedarf an abrufbarer Energie (braun) geprägt. mobilität langsam
  • 23. werden. Welche P Quelle: Fraunhofer 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 Tag len, bleibt aber o Geothermie Laufwasser Onshore-Wind Photovoltaik Naturverträglic Basislast Gesamtlast mit Lastmanagement im Zuge einer na a:d:h:m:s Bild 1: Nach dem UBA-IWES Szenario wäre es — ohne die Nutzung von Kohlenwasserstoffen gibt es für das — im Dezember 2007 über eine Dauer von gut zwei Wochen zu einer massiven Unterde- wenig wie die Red ckung im Stromnetz gekommen. Gleichzeitig gäbe es aber in den Wochen davor und danach ven Fleischkonsum ein deutliches Überangebot. mindestens die An mittel für Energie Residuallast mit allen Verbrauchern und Lastmanagement, nach PSW (Meteo-Jahr 2009) Überschüsse: -78,5 TWh Residuallast (GW) Sind Elektroau In der Studie w Systemfragen der Stromspeicherung max. Residuallast: 57,3 GW 60 Ziele für die E-M 40 nannt. 10 Million 40 kWh Akku un kalte Winter kalte Winter 20 weite. Dazu kom 0 Plug-In-Hybride -20 bis zu 50 km. In Tomi Engel - Fachausschuss “Solare Mobilität” der PKW-Fahrlei Tag & Nacht -40 TWh zusätzlicher -60 Alle Fahrzeuge min. Residuallast: -60,7 GW mit dem Netz ver -80 teile der Kapazitä Quelle: Fraunhofer IWES -100 verlagerung genu Überschüsse (EE-Einspeisung > Last) Ein Zitat von S -120 jedoch tief blicke Jan Feb Mar Apr May Jun Jul Aug Sep Oct Nov Dec Monat führung der Ele Quelle: UBA Studie "100% EE - 2050" - FhG IWES - 2010 Bild 2: Betrachtet man ein ganzes Jahr, so ergibt sich dieses Bild der Mangel- und Über- ungünstig“ besch schusszeiten. Im Sommer gibt es viele kurzzeitige Überschüsse (blau) und im Winter eher lange Abschnitte, die vom jeweiligen Wettertrend abhängen. Tendenziell sind die Winter- „Verliefe die En monate eher von einem hohen Bedarf an abrufbarer Energie (braun) geprägt. mobilität langsam
  • 24. werden. Welche P Quelle: Fraunhofer 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 Tag len, bleibt aber o Geothermie Laufwasser Onshore-Wind Photovoltaik Naturverträglic Basislast Gesamtlast mit Lastmanagement im Zuge einer na a:d:h:m:s Bild 1: Nach dem UBA-IWES Szenario wäre es — ohne die Nutzung von Kohlenwasserstoffen gibt es für das — im Dezember 2007 über eine Dauer von gut zwei Wochen zu einer massiven Unterde- wenig wie die Red ckung im Stromnetz gekommen. Gleichzeitig gäbe es aber in den Wochen davor und danach ven Fleischkonsum ein deutliches Überangebot. mindestens die An mittel für Energie Residuallast mit allen Verbrauchern und Lastmanagement, nach PSW (Meteo-Jahr 2009) Überschüsse: -78,5 TWh Residuallast (GW) Sind Elektroau In der Studie w Systemfragen der Stromspeicherung max. Residuallast: 57,3 GW 60 Ziele für die E-M 40 nannt. 10 Million 40 kWh Akku un CnHm CnHm 20 weite. Dazu kom 0 Plug-In-Hybride -20 bis zu 50 km. In Tomi Engel - Fachausschuss “Solare Mobilität” der PKW-Fahrlei Strom -40 TWh zusätzlicher -60 Alle Fahrzeuge min. Residuallast: -60,7 GW mit dem Netz ver -80 teile der Kapazitä Quelle: Fraunhofer IWES -100 verlagerung genu Überschüsse (EE-Einspeisung > Last) Ein Zitat von S -120 jedoch tief blicke Jan Feb Mar Apr May Jun Jul Aug Sep Oct Nov Dec Monat führung der Ele Quelle: UBA Studie "100% EE - 2050" - FhG IWES - 2010 Bild 2: Betrachtet man ein ganzes Jahr, so ergibt sich dieses Bild der Mangel- und Über- ungünstig“ besch schusszeiten. Im Sommer gibt es viele kurzzeitige Überschüsse (blau) und im Winter eher lange Abschnitte, die vom jeweiligen Wettertrend abhängen. Tendenziell sind die Winter- „Verliefe die En monate eher von einem hohen Bedarf an abrufbarer Energie (braun) geprägt. mobilität langsam
  • 25. werden. Welche P Quelle: Fraunhofer 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 Tag len, bleibt aber o Geothermie Laufwasser Onshore-Wind Photovoltaik Naturverträglic Basislast Gesamtlast mit Lastmanagement im Zuge einer na a:d:h:m:s Bild 1: Nach dem UBA-IWES Szenario wäre es — ohne die Nutzung von Kohlenwasserstoffen gibt es für das — im Dezember 2007 über eine Dauer von gut zwei Wochen zu einer massiven Unterde- wenig wie die Red ckung im Stromnetz gekommen. Gleichzeitig gäbe es aber in den Wochen davor und danach ven Fleischkonsum ein deutliches Überangebot. mindestens die An mittel für Energie Residuallast mit allen Verbrauchern und Lastmanagement, nach PSW (Meteo-Jahr 2009) Überschüsse: -78,5 TWh Residuallast (GW) Sind Elektroau In der Studie w Systemfragen der Stromspeicherung max. Residuallast: 57,3 GW 60 Ziele für die E-M 40 nannt. 10 Million 40 kWh Akku un CnHm CnHm 20 weite. Dazu kom 0 Plug-In-Hybride -20 bis zu 50 km. In Tomi Engel - Fachausschuss “Solare Mobilität” der PKW-Fahrlei Strom -40 TWh zusätzlicher -60 Alle Fahrzeuge min. Residuallast: -60,7 GW mit dem Netz ver -80 teile der Kapazitä Quelle: Fraunhofer IWES -100 verlagerung genu Überschüsse (EE-Einspeisung > Last) Ein Zitat von S -120 jedoch tief blicke Jan Feb Mar Apr May Jun Jul Aug Sep Oct Nov Dec Monat führung der Ele Bild 2: Betrachtet man ein ganzes Jahr, so ergibt sich dieses Bild der Mangel- und Über- ungünstig“ besch schusszeiten. Im Sommer gibt es viele kurzzeitige Überschüsse (blau) und im Winter eher lange Abschnitte, die vom jeweiligen Wettertrend abhängen. Tendenziell sind die Winter- „Verliefe die En monate eher von einem hohen Bedarf an abrufbarer Energie (braun) geprägt. mobilität langsam
  • 26. Systemfragen der Stromspeicherung CnHm Solare Struktur ... Effiziente Netzwerke Tomi Engel - Fachausschuss “Solare Mobilität”
  • 27. Systemfragen der Stromspeicherung Solare Struktur ... Effiziente Netzwerke Tomi Engel - Fachausschuss “Solare Mobilität”
  • 28. Solare Struktur ... Effiziente Netzwerke Brennstoff Systemfragen der Stromspeicherung Tomi Engel - Fachausschuss “Solare Mobilität” Es gilt 400 TWh Brennstoff von der Straße in den Keller zu verlagern!
  • 29. Solare Struktur ... Effiziente Netzwerke Systemfragen der Stromspeicherung Brennstoff Tomi Engel - Fachausschuss “Solare Mobilität” Es gilt 400 TWh Brennstoff von der Straße in den Keller zu verlagern!
  • 30. werden. Welche P Quelle: Fraunhofer 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 Tag len, bleibt aber o Geothermie Laufwasser Onshore-Wind Photovoltaik Naturverträglic Basislast Gesamtlast mit Lastmanagement im Zuge einer na a:d:h:m:s Bild 1: Nach dem UBA-IWES Szenario wäre es — ohne die Nutzung von Kohlenwasserstoffen gibt es für das — im Dezember 2007 über eine Dauer von gut zwei Wochen zu einer massiven Unterde- wenig wie die Red ckung im Stromnetz gekommen. Gleichzeitig gäbe es aber in den Wochen davor und danach ven Fleischkonsum ein deutliches Überangebot. mindestens die An mittel für Energie Residuallast mit allen Verbrauchern und Lastmanagement, nach PSW (Meteo-Jahr 2009) Überschüsse: -78,5 TWh Residuallast (GW) Sind Elektroau In der Studie w Systemfragen der Stromspeicherung max. Residuallast: 57,3 GW 60 Ziele für die E-M 40 nannt. 10 Million 40 kWh Akku un CnHm CnHm 20 weite. Dazu kom 0 Plug-In-Hybride -20 bis zu 50 km. In Tomi Engel - Fachausschuss “Solare Mobilität” der PKW-Fahrlei Strom -40 TWh zusätzlicher -60 Alle Fahrzeuge min. Residuallast: -60,7 GW mit dem Netz ver -80 teile der Kapazitä Quelle: Fraunhofer IWES -100 verlagerung genu Überschüsse (EE-Einspeisung > Last) Ein Zitat von S -120 jedoch tief blicke Jan Feb Mar Apr May Jun Jul Aug Sep Oct Nov Dec Monat führung der Ele Quelle: UBA Studie "100% EE - 2050" - FhG IWES - 2010 Bild 2: Betrachtet man ein ganzes Jahr, so ergibt sich dieses Bild der Mangel- und Über- ungünstig“ besch schusszeiten. Im Sommer gibt es viele kurzzeitige Überschüsse (blau) und im Winter eher lange Abschnitte, die vom jeweiligen Wettertrend abhängen. Tendenziell sind die Winter- „Verliefe die En monate eher von einem hohen Bedarf an abrufbarer Energie (braun) geprägt. mobilität langsam
  • 31. werden. Welche P Quelle: Fraunhofer 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 Tag len, bleibt aber o Geothermie Laufwasser Onshore-Wind Photovoltaik Naturverträglic Basislast Gesamtlast mit Lastmanagement im Zuge einer na a:d:h:m:s Bild 1: Nach dem UBA-IWES Szenario wäre es — ohne die Nutzung von Kohlenwasserstoffen gibt es für das — im Dezember 2007 über eine Dauer von gut zwei Wochen zu einer massiven Unterde- wenig wie die Red ckung im Stromnetz gekommen. Gleichzeitig gäbe es aber in den Wochen davor und danach ven Fleischkonsum ein deutliches Überangebot. mindestens die An mittel für Energie Residuallast mit allen Verbrauchern und Lastmanagement, nach PSW (Meteo-Jahr 2009) Überschüsse: -78,5 TWh Residuallast (GW) Sind Elektroau In der Studie w Systemfragen der Stromspeicherung max. Residuallast: 57,3 GW 60 Ziele für die E-M 40 nannt. 10 Million 40 kWh Akku un CnHm CnHm 20 weite. Dazu kom 0 Plug-In-Hybride -20 bis zu 50 km. In Tomi Engel - Fachausschuss “Solare Mobilität” der PKW-Fahrlei Strom -40 TWh zusätzlicher -60 Alle Fahrzeuge min. Residuallast: -60,7 GW mit dem Netz ver -80 teile der Kapazitä Quelle: Fraunhofer IWES -100 verlagerung genu Überschüsse (EE-Einspeisung > Last) Ein Zitat von S -120 jedoch tief blicke Jan Feb Mar Apr May Jun Jul Aug Sep Oct Nov Dec Monat führung der Ele Bild 2: Betrachtet man ein ganzes Jahr, so ergibt sich dieses Bild der Mangel- und Über- ungünstig“ besch schusszeiten. Im Sommer gibt es viele kurzzeitige Überschüsse (blau) und im Winter eher lange Abschnitte, die vom jeweiligen Wettertrend abhängen. Tendenziell sind die Winter- „Verliefe die En monate eher von einem hohen Bedarf an abrufbarer Energie (braun) geprägt. mobilität langsam
  • 32. Systemfragen der Stromspeicherung Chemisch Strom Mechanisch Tomi Engel - Fachausschuss “Solare Mobilität”
  • 33. Systemfragen der Stromspeicherung Akkus Pumpspeicher 15 - 100 Cent/kWh 3 - 10 Cent/kWh Tomi Engel - Fachausschuss “Solare Mobilität” (Speichernutzung) (Speichernutzung) Grenzkosten äbhängig von Grenzkosten äbhängig von Endkundenstrompreis. Preisdifferenz zwischen Wirtschaftlich ab Speicherkosten Stromeinkauf und Verkauf von maximal 15 Cent/kWh.
  • 34. Systemfragen der Stromspeicherung Akkus Pumpspeicher 15 - 100 Cent/kWh 3 - 10 Cent/kWh Tomi Engel - Fachausschuss “Solare Mobilität” (Speichernutzung) (Speichernutzung) ... also sind Pumpspeicher um den Faktor 10 "besser" als Akkus. Ende der Debatte?
  • 35. Systemfragen der Stromspeicherung Akkus Pumpspeicher Tomi Engel - Fachausschuss “Solare Mobilität” Massenprodukte Einzelstücke werden mit der Zeit immer billiger. werden mit der Zeit immer teurer.
  • 36. Akkus zur Netzstützung - Größenordnungen Systemfragen der Stromspeicherung "Auto - USV" "Haus - USV" "Regio - USV" Pumpspeicher Tomi Engel - Fachausschuss “Solare Mobilität”
  • 37. Akkus zur Netzstützung - Größenordnungen Systemfragen der Stromspeicherung "Auto - USV" "Haus - USV" "Regio - USV" Pumpspeicher Tomi Engel - Fachausschuss “Solare Mobilität” Leistung 0,2 kW 3 - 10 kW 2.000 kW 1 GW Reaktionszeit max. 1 sec max. 1 sec max. 1 sec 60 bis 120 sec Netzanschluss Niederspannung Niederspannung Mittel-/Hochspannung Hoch-/Höchstspannung
  • 38. Akkus zur Netzstützung - Größenordnungen Systemfragen der Stromspeicherung "Auto - USV" "Haus - USV" "Regio - USV" Pumpspeicher Tomi Engel - Fachausschuss “Solare Mobilität” Leistung 0,2 kW 3 - 10 kW 2.000 kW 1 GW Speicherkapazität 0,5 kWh 5 - 15 kWh 12.000 kWh 5 - 10 GWh Flächenverbrauch faktisch 0 qm faktisch 0 qm 160 qm 55.000 qm
  • 39. Akkus zur Netzstützung - Größenordnungen Systemfragen der Stromspeicherung "Auto - USV" "Haus - USV" "Regio - USV" Pumpspeicher * 50 Mio Autos = * 10 Mio Haushalte = * 5.000 Standorte = * 10 Standorte = x 50 Mio. x 10 Tomi Engel - Fachausschuss “Solare Mobilität” Leistung 10 GW 30 - 100 GW 10 GW 10 GW Speicherkapazität 25 GWh 50 - 150 GWh 60 GWh 50 GWh Flächenverbrauch faktisch 0 qm faktisch 0 qm 800.000 qm 550.000 qm
  • 40. Akkus zur Netzstützung - Größenordnungen Systemfragen der Stromspeicherung "Auto - USV" "Haus - USV" "Regio - USV" Pumpspeicher * 50 Mio Autos = * 10 Mio Haushalte = * 5.000 Standorte = * 10 Standorte = Tomi Engel - Fachausschuss “Solare Mobilität” Leistung 10 GW 10 GW 30 - 100 GW 10 GW 10 GW 10 GW Speicherkapazität 25 GWh 25 GWh 50 - 150 GWh 60 GWh 50 GWh 50 GWh Flächenverbrauch faktisch 0 qm faktisch 0 qm 800.000 qm 550.000 qm