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Vortrag von Dr. Dierk Bauknecht bei der 4. Göttinger Tagung zu aktuellen Fragen zur Entwicklung der Energieversorgungsnetze: „Dezentralisierung und Netzausbau“ am 22. März 2012
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Dezentralisierung der Stromversorgung:Was ist darunter zu verstehen?
4. Göttinger Tagung zu aktuellen Fragen zur Entwicklung der Energieversorgungsnetze: „Dezentralisierung und Netzausbau“22. März 2012
Dr. Dierk Bauknecht ([email protected])
Öko-Institut e.V. Freiburg/Darmstadt/Berlin
• Standort der Kraftwerke– Dezentrale Erzeugung– Geografische Verteilung
• Wo sind Flexibilität und Steuerung verortet?– Dezentrale & zentrale Flexibilität – Dezentrale & zentrale Steuerung– Dezentrale & zentrale Marktplätze
• Eigentümerstruktur & Investitionen
Agenda: Dimensionen von Dezentralität und Zentralität
Standort der Kraftwerke
• Mögliche Kriterien für die Definition:– Kapazität– Verwendete Technologie– Betriebsweise– Eigentümerstruktur
• Vorgeschlagene Definition:– Anschluss ans Verteilnetz oder Eigenverbrauch
Dezentrale Erzeugung: Definition
Regionale Überschüsse,Überschusse
im Verteilernetz
Zentrale Anlagen im Übertragungsnetz
Dezentrale Anlagen im Verteilernetz
• Sind die Anlagen räumlich verteilt oder z.B. in einer Region konzentriert?
• Decken sich räumliche Verteilung der Kraftwerke und räumliche Verteilung des Verbrauchs?
• Standortwahl konventioneller Kraftwerke abhängig von Verfügbarkeit von Brennstoffen und Wasser sowie Netzinfrastruktur
• Standortwahl von EE-Anlagen abhängig von Potentialen (z.B. Windstärke, Einstrahlung etc.)
Führt zu Konzentration von Windenergie in Nord- und PV in Süddeutschland
Geografische Verteilung
Bisher:
Durchschnittliche Transportentfernung von Strom 50 bis 100 km in Deutschland
EU-weit betrachtet wenig (inter-) nationaler Stromtransport
Quelle: AEE 2010
Neue geografische Verteilung:Die europäische Perspektive
TYNDP [entso e]
Projekt RES4LESSEU-Kooperationsmechanismen für Erneuerbare und Auswirkungen auf das NetzIntelligent Energy Europe, mit ECN, Risoe DTU u.a.
Regionale Überschüsse,Überschusse
im Verteilernetz
Zentrale Anlagen im Übertragungsnetz
Dezentrale Anlagen im Verteilernetz
Dezentrale Standorte:Räumlich verteilt entsprechend der Nachfrage
Zentrale Standorte: Räumlich konzentriert, nicht entsprechend der Nachfrage
Alte Welt: konventionelle
Erzeugung„Offshore + Desertec“
Dezentrale Systeme
RegionaleÜberschusse
im Verteilernetz
Zentrale Anlagen im Übertragungsnetz
Dezentrale Anlagen im Verteilernetz
Dezentrale Standorte:Räumlich verteilt entsprechend der Nachfrage
Zentrale Standorte: Räumlich konzentriert, nicht entsprechend der Nachfrage
Wo sind Flexibilität und Steuerung verortet?
• In der Erneuerbaren-Energien-Welt spielt Flexibilität eine zunehmend wichtige Rolle
• Bisher vor allem zentrale Flexibilität:– Flexibilität konventioneller Kraftwerke– Zentrale Speicher (PSW), auch außerhalb
Deutschlands– Lastmanagement großer Verbraucher
Dezentrale und zentrale Flexibilität
• Dezentral: Dezentrale Optionen durch Smart Grids steuerbar machen– Demand Side Management (DSM): Verbraucher
am Verteilnetz– Regelbare dezentrale Erzeugungseinheiten– Dezentrale Speicher
Dezentrale und zentrale Flexibilität
DezentraleFlexibilität
Zentrale Flexibilität
• Bisher zentrale Anlagen Zentrale Steuerung• Dezentrale Anlagen Dezentrale Steuerung?
1. Auf welcher Ebene findet ein Ausgleich der zeitlichen Profile von Erzeugung und Verbrauch statt?
2. Erhält der Verteilnetzbetreiber eine steuernde Funktion ähnlich dem Übertragungsnetzbetreiber (Aktiver Verteilnetzbetreiber)?
Zentrale oder dezentrale Steuerung
Auf welcher Ebene findet ein Ausgleich der zeitlichen Profile von Erzeugung und Verbrauch statt?• Ausgleich auf Übertragungsnetzebene
• Ausgleich auf Verteilnetzebene
• Ausgleich beim einzelnen Verbraucher
Zentrale oder dezentrale Steuerung
• Zentrale Steuerung dezentraler Anlagen– Z.B. Kombikraftwerk- & Schwarmstrom-Projekt
• Große räumliche Verteilung der Erzeugungseinheiten
• Dezentrale Steuerung dezentraler Anlagen– Z.B. RegMod Harz
• Ansätze zu stärkerem Ausgleich auf regionaler Ebene mit erhöhtem Speichereinsatz Dezentrale Flexibilitätsmechanismen für Minimierung von Import/ Export notwendig!
Zentrale oder dezentrale Steuerung dezentraler Anlagen
Bildquelle: www.kombikraftwerk.de
Bildquelle: www.regmodharz.de
Projektbeispiel: CO2DEZ• CO2-Emissionsminderung durch Ausbau,
informationstechnische Vernetzung und Netzoptimierung von Anlagen dezentraler, fluktuierender und erneuerbarer Energieerzeugung in Deutschland
• Für das Umweltbundesamt, mit SIJ, IZES, ISUSI
• u.a. Simulation eines dezentralen Verbund-Energiesystems mit hohen Anteilen EE und KWK
• Verstärkte Einspeisung von fluktuierenden EE in Verteilnetze kann zu Spannungs-schwankungen und Netzengpässen führen– Abhilfe durch Netzbetreiber:
• Netzausbau oder• Steuerung der Spannung und Blindleistung durch
Ausbau der Spannungs-, Erzeugungs- und Lastüberwachung
Dezentrale Steuerung: Netzbetreiber
Dezentrale Steuerung: Netzbetreiber
Industrial load
Connected loads
LV grid
MV grid
Data communication
Solar inverter
Data acquisition
Solar inverter
Data acquisition
Solar inverter
Main computer
(Quelle: Esslinger & Witzmann 2011)
• Märkte dienen als Koordinationsinstrument für den Einsatz von Kraftwerkskapazitäten
• Koordinationsaufwand erhöht sich durch verstärkten Einsatz von EE
• Traditionell unterscheidet man zwischen stärker zentralisiert und stärker dezentralisierten Marktplätzen– Strombörsen vs. bilateraler Handel
Dezentrale und zentrale Marktplätze
• Aktuell: Diskussion über dezentral-regional vs. zentral-(inter-)national ausgerichtete Marktplätze– Dezentral: Koordination erfolgt auf regionalen
Märkten und unterstützt dezentrale Steuerung– Zentral: Koordination auf nationaler Ebene (z.B.
EEX), evtl. unter verstärkter Berücksichtigung von dezentralen Akteuren
Dezentrale und zentrale Marktplätze
eTelligence – ein regionaler Marktplatz
Zentrale Steuerung
Dezentrale Steuerung
DezentraleFlexibilität
Zentrale Flexibilität
Dezentrale Optionen im
zentralen Markt
Alte Welt
„Autarkie“ bzw. dezentrale
Systeme mit zentralen
Ausgleichs-optionen
Zentrale Steuerung
Dezentrale Steuerung
DezentraleFlexibilität
Zentrale Flexibilität
Dezentralisierung der Eigentümerstruktur
Dezentralisierung der Eigentümerstruktur
Dezentrale Autarkie
EU-Offshore + Desertec(Alte Welt)
Mittelweg?
Wie können die verschiedenen Dimensionen von Dezentralität und Zentralität sinnvoll miteinander kombiniert werden?
1) „Technische“ Aspekte2) Unterschiedliche Visionen der zukünftigen Stromversorgung
Wie (de)zentral wird die Stromversorgung?
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Transforming the Grid -Electricity system governance and network integration of distributed generation
Öko-Institut e.V.Dr. Dierk BauknechtEmail: [email protected]: 0761-452 95-230
Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!