K DER STROMVERSORGUNG MIT WÄRME-, G VERKEHRSSEKTOR · Christine Brandstätt, Fraunhofer IFAM 1© Christine Brandstätt KOPPLUNG DER STROMVERSORGUNG MIT WÄRME-, GAS- UND VERKEHRSSEKTOR

1 © Christine Brandstätt, Fraunhofer IFAM

Christine Brandstätt

KOPPLUNG DER STROMVERSORGUNG MIT WÄRME-,

GAS- UND VERKEHRSSEKTOR

INNOVATIONSFORUM “ENERGIEWIRTSCHAFT NEU GEDACHT”

DER WIRTSCHAFTSFÖRDERUNG BREMEN AM 25. APRIL 2017

Strom

Wärme

Gas

Verkehr

Quelle: faz.net Quelle: tws.de


Energieforschung bei Fraunhofer IFAM

Energie-system-analyse

Wasserstoff-technologie

Elektrische Energie-speicher

Elektrische Antriebe

Technische Qualifi-

zierung und Beratung

Energiewirtschaft

Energieversorgung

Energieeffizienz

volkswirtschaftliche Analysen

Marktprognosen und -design

Wärmenetze & KWK

Energie- und Klimaschutzkonzepte

Elektromobilität und Wohnen

Effizienz von Gebäuden


Agenda

1. Flexibilität und Sektorkopplung

im Überblick

2. Forschungsaktivitäten zum

Thema

3. Schlussforlgerung

faz.net


Sektorkopplung und Flexibilität

Sektorkopplung

meint die stärkere Verzahnung und

gemeinsame Optimierung

verschiedener Energiesektoren.

Flexibilität

ist die Fähigkeit einer Anlage ihre

Stromerzeugung bzw.

ihren Stromverbrauch zur

Stabilisierung der Energie-

versorgung mit erneuerbaren

Energien anzupassen.

Strom-netz

Wärmenetz

gas-

store Strom-

speicher Gas-netz

Gas-kraftwerk

Wärme-speicher

KWK

Elektro-lyseur

bivalente Betriebsmitte

l

Elektro-fahrzeug

BSZ-Fahrzeug

Verkehr


Potenzial von Flexibilität durch Sektorkopplung

weitere Flexibilitäten: Demand-Side-Management, Pumpspeicherwerke, …

Verkehr

Wärme

Strom

Power-to-Heat

Batterien /

E-Fahrzeuge

Dekarbonisierung von Sektoren mit

bislang schlechter CO2-Bilanz

Power-to-Gas

Ausgleich von Netzengpässen und

schwankender EE-Erzeugung


bis zu 140 GW Stromüberschuss und bis zu 80 GW Unterdeckung

Größenordnungen



steigende Netzknappheiten: 2017 bereits fast 7 TWh Redispatch,

Einspeisemanagement ähnlich hoch (Quelle: netztranzparenz.de)

Größenordnungen

Quelle: BDEW

Quelle: BDEW


Größenordnungen


steigende Netzknappheiten: 2017 bereits fast 7 TWh Redispatch,

Einspeisemanagement ähnlich hoch (Quelle: netztranzparenz.de)

andere Sektoren deutlich weniger nachhaltig als der Stromsektor

Quelle: UBA


Voraussetzungen von Flexibilität durch Sektorkopplung

technisch: Eigenschaften von Anlagen zur Energieumwandlung

Können Erzeugung und Verbrauch geregelt werden?

Wie lange? Wie kurzfristig? In welchem Umfang?

institutionell: Regulierung und Marktregeln

Sind Anpassungen von Erzeugung und Verbrauch erlaubt?

Über welchen Zeitraum? Mit welchem Vorlauf? In welchen Mengen?

wirtschaftlich: möglich durch finanzielle Anreize und Erlöschancen

Wird zusätzliche Stabilität / Flexibilität vergütet? Kommen Einsparungen

bei den Anlagenbetreibern an?


Voraussetzungen von Flexibilität durch Sektorkopplung

technisch: Eigenschaften von Anlagen zur Energieumwandlung

Können Erzeugung und Verbrauch geregelt werden?

Wie lange? Wie kurzfristig? In welchem Umfang?

institutionell: Regulierung und Marktregeln

Sind Anpassungen von Erzeugung und Verbrauch erlaubt?

Über welchen Zeitraum? Mit welchem Vorlauf? In welchen Mengen?

wirtschaftlich: möglich durch finanzielle Anreize und Erlöschancen

Wird zusätzliche Stabilität / Flexibilität vergütet? Kommen Einsparungen

bei den Anlagenbetreibern an?

• Reaktionszeiten von Elektrolyseuren

• Verschleiß von Batterien im E-Fahrzeug

• Leistungsgrößen von Elektrokesseln in

Wärmenetzen

• Speicherdauer von Batterien

• langsame Anpassungen des Regelrahmens

(Einspeisemanagement, Redispatch)

• ineffiziente Umwandlung unerwünscht / Fokus

auf Verringerung des CO2-Ausstoßes

• Begünstigung der volkswirtschaftlich

effizientesten Maßnahmen

• unterschiedliche Energiepreisbestandteile in

den Sektoren und für unterschiedliche

Technologien

• (noch) hohe Investitionskosten bei Elektrolyse

und E-Fahrzeugen

• fehlende Anreize für systemdienliches

Verhalten


Die Forschungsprojekte: MuGriSto und MuSeKo

Multi-Grid-Storage -

Flexibilität für die Stromversorgung aus Gas- und Wärmenetzen

Multi-Sektor-Kopplung -

Flexibilität für die Stromversorgung aus Gas- und Wärmenetzen

Speicherung von Überschuss-Strom aus erneuerbaren Energien

in Speicherketten basierend auf Wärme-, Gas und Verkehr

(grober Vergleich zu anderen Speichertechnologien)

Modellierung sektorübergreifender Anlagenkombinationen,

die Strom flexibel aufnehmen und abgeben

Wirtschaftlichkeit und Systemdienlichkeit entsprechender Investitionen unter

heutigen und künftigen Rahmenbedingungen

MuSeK


Modellierung von Sektorkopplung mit MuGriFlex

MuSeK


Modellierung von Sektorkopplung mit MuGriFlex

-1,00

0,00

1,00

2,00

3,00

4,00

5,00

6,00

7,00

0

2.000

4.000

6.000

8.000

10.000

12.000

Str

om

pre

is [

ct/

kW

h]

Wä

rme

leis

tun

g [

kW

]

Versorgung EK Versorgung KWK Versorgung Speicher

Einspeicherung EK Einspeicherung KWK Wärmeerzeugung GK

Wärmelast Strompreis

MuSeK


weitere Projekte in diesem Kontext

Innovation Energiespeicher - Chancen der deutschen Industrie

(gefördert durch die Hans-Böckler Stiftung)

Analyse möglicher Investitions- und Beschäftigungseffekte durch den Einsatz

von Batterien und Wasserstofftechnologien

Drahtlos

(gefördert durch das BMWi)

Einsatz von induktiver Ladung in E-Fahrzeugen zur Optimierung der

Energieversorgung von Gebäuden

Wärmebedarfs- und –marktstudie Hannover

(im Auftrag der Stadtwerke Hannover)

gebäudescharfe Fortschreibung des Wärmebedarfs bis 2050, Szenarien zur

künftigen Versorgungstechnik und Erreichung der Klimaschutzziele

darüber hinaus: Power-to-X, Speicher in der Industrie, E-Mobilität im

Wohnbereich und in der Regelleistung, zukunftsfähige Wärmeversorgung


Schlussfolgerung

Flexibilität und Sektorkopplung sind Zukunftsthemen aufgrund von

mehr fluktuierender Erzeugung,

stärkeren Netzengpässen und

hohem Bedarf für CO2-arme Energie.

Aktuell werden politische und wirtschaftliche Rahmenbedingungen entwickelt

– auf Basis von

Forschungsergebnissen und

ersten Praxiserfahrungen.

Das IFAM forscht, erprobt und berät zu innovativer Energieversorgung

und ihren Rahmenbedingungen in verschiedenen Sektoren.


VIELEN DANK FÜR IHRE AUFMERKSAMKEIT.

Bitte stellen Sie gerne noch fragen.

Christine Brandstätt M.Sc.

Fraunhofer IFAM

Energiesystemanalyse

[email protected]

+49 (0) 421 2246 – 7027

mailto:[email protected]

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