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Die Einbindung erneuerbarer Energien ins Smart Grid -Wie wird die zukünftige Energieversorgung nachhaltig sichergestelltg g
Dr Jürgen Jarosch Elektro Technologie Zentrum StuttgartDr. Jürgen Jarosch, Elektro Technologie Zentrum, Stuttgart
10.05.2012 Integrata-Kongress Smart Grid © etz 1
AgendaAgenda
Ausgangspunkt Endlichkeit fossiler Energien
Lösung: Energiewende mit Erneuerbaren Energieng g g
Probleme bei der Umsetzung
Lö i lli VLösung: intelligente Vernetzung
Der Weg zum Smart Grid
10.05.2012 Integrata-Kongress Smart Grid © etz 2
Die Endlichkeit fossiler EnergiequellenDie Endlichkeit fossiler Energiequellen
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Quelle: www.oekosystem-erde.de
Der Energiepreis als IndikatorDer Energiepreis als Indikator
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Die EnergiewendeDie Energiewende
• Umstellung der Energieträger
• Erneuerbaren Energien haben Potenzial
• Der Ausbau ist angelaufen:
• Photovoltaik
• Windkraft
• WasserkraftWasserkraft
• Biomasse
• Welche Konsequenzen ergeben sich?Welche Konsequenzen ergeben sich?
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Der Ausbaustand erneuerbarer EnergienDer Ausbaustand erneuerbarer Energien
Bruttostromerzeugungskapazitäten (in GW)
2010Steinkohlen einschl. Mischfeuerung 30,2 Braunkohlen 22,7 Heizöl 5,9 Gase 23,8 Kernenergie 21,5 Wasser 10,4 Wind 27,2 Photovoltaik 17,3 Geothermie 0,0075 Biomasse 4,9
Quelle: Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie, Statistisches Bundesamt, Arbeitsgruppe Erneuerbare
Sonstige 6,2 Insgesamt 170,1 Erneuerbare
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Arbeitsgruppe Erneuerbare Energien-Statistik (AGEE-Stat)Energien 59,9
Der Ausbaustand erneuerbarer EnergienDer Ausbaustand erneuerbarer Energien Bruttostromerzeugung (in TWh)
2011Steinkohlen 114,5 Braunkohlen 150,5 Mineralöl 7 0Mineralöl 7,0 Erdgas 83,5 Kernenergie 108,5 Windkraft 46,5 ,Wasserkraft 24,6
davon regenerativ 19,0 übrige 76,9
Biomasse 32,0 Photovoltaik 19,5 Müll 5,0
andere 20 4
Quelle: Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie, Statistisches Bundesamt, Arbeitsgruppe Erneuerbare Energien-Statistik
andere 20,4 Insgesamt 612,0 Erneuerbare Energien 117,0Bruttostromverbrauch 607,0
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(AGEE-Stat)Bruttostromverbrauch 607,0
Was leisten die erneuerbaren Energien?Was leisten die erneuerbaren Energien?
Installierte Leistung Installierte Leistung zum 31.05.2011:
18,38 GW
zum 31.05.2011:
18,38 GW,,
10.05.2012 Integrata-Kongress Smart Grid © etz 8
Grafik: SMA
Was leisten die erneuerbaren Energien?Was leisten die erneuerbaren Energien?
Installierte Leistung Installierte Leistung zum 31.12.2011:
24,83 GW
zum 31.12.2011:
24,83 GW,,
10.05.2012 Integrata-Kongress Smart Grid © etz 9
Grafik: SMA
Das Potenzial erneuerbarer EnergienDas Potenzial erneuerbarer Energien
10.05.2012 Integrata-Kongress Smart Grid © etz 10Quelle: Wiechmann, EnBW, 2011
Probleme aus technischer Sicht - PVProbleme aus technischer Sicht - PV
Leistungsverlauf bei Photovoltaik
Grafik: SMA
10.05.2012 Integrata-Kongress Smart Grid © etz 11
Probleme aus technischer Sicht - WindProbleme aus technischer Sicht - Wind
Problemfeld WindkraftWindeinspeisung vom 24.12.2009 bis 10.01.2010
Grafik: SMA
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Quelle: Wiechmann, EnBW, 2011
Probleme aus technischer Sicht - NetzProbleme aus technischer Sicht - Netz
Am Beispiel Versorgungsnetzstruktur
• Energieversorgungsnetze lokal sehr unterschiedlich ausgebaut
• Derzeit kein Problem: Großstadt kann PV-Leistung gut g g„verwerten“ („Grundlast“)
• Problem: Kleinstadt, Kommunen im ländlichen Raum: ÜÜberschuss!
• Folge: Massive Erhöhungen der Last am Transformator bis hin zu Spannungs und Frequenzerhöhungenzu Spannungs- und Frequenzerhöhungen
• Netzsimulationen zeigen heute schon, dass Kabelnetze und Transformatoren für diesen Fall nicht immer gewappnet sindTransformatoren für diesen Fall nicht immer gewappnet sind
10.05.2012 Integrata-Kongress Smart Grid © etz 13
Probleme aus ökonomischer SichtProbleme aus ökonomischer Sicht
10.05.2012 Integrata-Kongress Smart Grid © etz 14
Was ist gefordert?Was ist gefordert?
Wie können dezentrale Energieversorgung und Verbrauch / aktuelle Lastsituationen zusammen kommen?
Paradigmenwechsel gefordert
In der traditionellen Stromversorgung folgt die Erzeugung der Last
In der zukünftigen Stromversorgung folgt die Last der Erzeugung
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Lösung Smarte EnergielogistikLösung Smarte Energielogistik
In der traditionellen Stromversorgung folgt die Erzeugung der Last
Wenige große Kraftwerke
Unidirektionale Lastflüsse von zentralen Kraftwerken zu Verbrauchern
Regelbare Kraftwerke folgen dem Lastbedarf
In der zukünftigen Stromversorgung folgt die Last der Erzeugung
Viele kleine dezentrale Stromerzeugungsanlagen
Multidirektionale Lastflüsse zwischen dezentralen E i lEnergieerzeugungsanlagen
Variable Stromerzeugung erfordert Energiemanagement mit regelbaren dezentralen Anlagen
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regelbaren dezentralen Anlagen
Welche Last ist smart steuerbar?Welche Last ist smart steuerbar?
Stromnachfrage nach Bedarfsarten in D (537 TWh in 2005, ohne Verkehr)
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Quelle: Wiechmann, EnBW, 2011
Was bringt das Smarte Netz?Was bringt das Smarte Netz?
• Steuerung und Kontrolle von Produkten und automatischen Abläufeng
• Möglichkeit der externen Steuerung von Geräten
• Verhaltensabhängige Gerätesteuerung innerhalb des GebäudesVerhaltensabhängige Gerätesteuerung innerhalb des Gebäudes
• Geräte übergreifende Routinen wie z. B. Wecker klingelt, Kaffeemaschine geht an, Wasser wird vorgewärmt
• Effizienzsteigerung: Periodenvergleich, Vergleich unterschiedlicher Geräte, Planungen von Energieverbrauch in Abhängigkeit von Preis
• Gerätekommunikation per SMS und E-Mail oder Visualisierung über TV, PC, Smartphone
A bi t A i t d Li i K t P d kt d Di tl i t• Ambient Assisted Living – Konzepte, Produkte und Dienstleistungen, die neue Technologien und soziales Umfeld verbinden mit dem Ziel, die Lebensqualität zu erhöhen
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Das Smarte Netz erfordert KommunikationDas Smarte Netz erfordert Kommunikation
• Datenkommunikation zwischen allen Energiequellen und Energieverbrauchern
• A l ll i l t D t i G bä d• Auslesen aller energierelevanter Daten im Gebäude
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Aufbau des Smarten NetzesAufbau des Smarten Netzes
10.05.2012 Integrata-Kongress Smart Grid © etz 20
Quelle: VDE, 2011
Der Weg zum Smart GridDer Weg zum Smart Grid
Ist das wirklichIst das wirklich vorstellbar und machbar?
10.05.2012 Integrata-Kongress Smart Grid © etz 22
Status quo: Zentrale EnergieversorgungStatus quo: Zentrale Energieversorgung
10.05.2012 Integrata-Kongress Smart Grid © etz 23
Status quo: Zentrale EnergieversorgungStatus quo: Zentrale Energieversorgung
10.05.2012 Integrata-Kongress Smart Grid © etz 24
Aufbau Smart Metering- Smart GridAufbau Smart Metering Smart Grid
10.05.2012 Integrata-Kongress Smart Grid © etz 25
Dynamische TarifeDynamische Tarife –– Ausbau EEAusbau EE –– Rückbau FossilRückbau FossilDynamische Tarife Dynamische Tarife –– Ausbau EE Ausbau EE –– Rückbau FossilRückbau Fossil
10.05.2012 Integrata-Kongress Smart Grid © etz 26
E-Mobility Ausbau EE Optimierung RegelleistungE-Mobility – Ausbau EE – Optimierung Regelleistung
10.05.2012 Integrata-Kongress Smart Grid © etz 27
Ergebnis: Energiewende 20xxErgebnis: Energiewende 20xx
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Ausblick: Beispiel ElektromobilitätAusblick: Beispiel Elektromobilität
M k “ d S ll d k• Man „tankt“ an der Stelle, an der man parkt
• Noch nie war smarte Unterstützung so wertvoll …
10.05.2012 Integrata-Kongress Smart Grid © etz 29
Quelle: Mennekes
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