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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

Dezentralisierung der Stromversorgung: Was ist darunter zu verstehen?

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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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Page 1: Dezentralisierung der Stromversorgung: Was ist darunter zu verstehen?

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

Page 2: Dezentralisierung der Stromversorgung: Was ist darunter zu verstehen?

• 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

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Standort der Kraftwerke

Page 4: Dezentralisierung der Stromversorgung: Was ist darunter zu verstehen?
Page 5: Dezentralisierung der Stromversorgung: Was ist darunter zu verstehen?

• Mögliche Kriterien für die Definition:– Kapazität– Verwendete Technologie– Betriebsweise– Eigentümerstruktur

• Vorgeschlagene Definition:– Anschluss ans Verteilnetz oder Eigenverbrauch

Dezentrale Erzeugung: Definition

Page 6: Dezentralisierung der Stromversorgung: Was ist darunter zu verstehen?

Regionale Überschüsse,Überschusse

im Verteilernetz

Zentrale Anlagen im Übertragungsnetz

Dezentrale Anlagen im Verteilernetz

Page 7: Dezentralisierung der Stromversorgung: Was ist darunter zu verstehen?

• 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

Page 8: Dezentralisierung der Stromversorgung: Was ist darunter zu verstehen?

Bisher:

Durchschnittliche Transportentfernung von Strom 50 bis 100 km in Deutschland

EU-weit betrachtet wenig (inter-) nationaler Stromtransport

Page 9: Dezentralisierung der Stromversorgung: Was ist darunter zu verstehen?

Quelle: AEE 2010

Page 10: Dezentralisierung der Stromversorgung: Was ist darunter zu verstehen?

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.

Page 11: Dezentralisierung der Stromversorgung: Was ist darunter zu verstehen?

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

Page 12: Dezentralisierung der Stromversorgung: Was ist darunter zu verstehen?

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

Page 13: Dezentralisierung der Stromversorgung: Was ist darunter zu verstehen?

Wo sind Flexibilität und Steuerung verortet?

Page 14: Dezentralisierung der Stromversorgung: Was ist darunter zu verstehen?

• 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

Page 15: Dezentralisierung der Stromversorgung: Was ist darunter zu verstehen?

• Dezentral: Dezentrale Optionen durch Smart Grids steuerbar machen– Demand Side Management (DSM): Verbraucher

am Verteilnetz– Regelbare dezentrale Erzeugungseinheiten– Dezentrale Speicher

Dezentrale und zentrale Flexibilität

Page 16: Dezentralisierung der Stromversorgung: Was ist darunter zu verstehen?

DezentraleFlexibilität

Zentrale Flexibilität

Page 17: Dezentralisierung der Stromversorgung: Was ist darunter zu verstehen?

• 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

Page 18: Dezentralisierung der Stromversorgung: Was ist darunter zu verstehen?

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

Page 19: Dezentralisierung der Stromversorgung: Was ist darunter zu verstehen?

• 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

Page 20: Dezentralisierung der Stromversorgung: Was ist darunter zu verstehen?

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

Page 21: Dezentralisierung der Stromversorgung: Was ist darunter zu verstehen?

• 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

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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)

Page 23: Dezentralisierung der Stromversorgung: Was ist darunter zu verstehen?

• 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

Page 24: Dezentralisierung der Stromversorgung: Was ist darunter zu verstehen?

• 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

Page 25: Dezentralisierung der Stromversorgung: Was ist darunter zu verstehen?

eTelligence – ein regionaler Marktplatz

Page 26: Dezentralisierung der Stromversorgung: Was ist darunter zu verstehen?

Zentrale Steuerung

Dezentrale Steuerung

DezentraleFlexibilität

Zentrale Flexibilität

Page 27: Dezentralisierung der Stromversorgung: Was ist darunter zu verstehen?

Dezentrale Optionen im

zentralen Markt

Alte Welt

„Autarkie“ bzw. dezentrale

Systeme mit zentralen

Ausgleichs-optionen

Zentrale Steuerung

Dezentrale Steuerung

DezentraleFlexibilität

Zentrale Flexibilität

Page 28: Dezentralisierung der Stromversorgung: Was ist darunter zu verstehen?

Dezentralisierung der Eigentümerstruktur

Page 29: Dezentralisierung der Stromversorgung: Was ist darunter zu verstehen?

Dezentralisierung der Eigentümerstruktur

Page 30: Dezentralisierung der Stromversorgung: Was ist darunter zu verstehen?

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

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Öko-Institut e.V.Dr. Dierk BauknechtEmail: [email protected]: 0761-452 95-230

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