Post on 12-Oct-2020
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Energiespeicher in Deutschland Bedarf – Technologien – Rahmenbedingungen
Prof. Dr.-Ing. Michael Sterner et al. FENES, OTH Regensburg
Energy Storage Düsseldorf 24. März 2014
Prof. Dr. Sterner, OTH Regensburg, S. 2
Energiewende =
Stromwende
+ Wärmewende
+ Mobilitätswende
Prof. Dr. Sterner, OTH Regensburg, S. 3
Stromwende in Deutschland
Quelle: Sterner, Stadler, 2014
Prof. Dr. Sterner, OTH Regensburg, S. 4
Wärmewende in Deutschland
2010 2050
Quelle: Sterner, Stadler, 2014
Prof. Dr. Sterner, OTH Regensburg, S. 5
Mobilitätswende in Deutschland
2010 2050
Quelle: Sterner, Stadler, 2014
Prof. Dr. Sterner, OTH Regensburg, S. 6
Überschüsse & Defizite
� Flexibilitätsbedarf
� Speicherbedarf
Prof. Dr. Sterner, OTH Regensburg, S. 7
Vergleich Einspeisesituation Deutschland 2010 und 2030 - exemplarische Woche
�� Wind & PV Einspeisung übersteigt Last �� Verschärfung der Situation durch
�� Weitere Must-Run-Erzeugung (z.B. Biomasse, KWK) �� Restriktionen aus Netztopologie und Netzbetrieb
�� Flexibilität des Energiesystems entscheidend
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Windenergie Photovoltaik Nachfrage
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GW 2010 2030
Steigender Bedarf von Flexibilität
Quelle: Rotering, IAEW 2014
Prof. Dr. Sterner, OTH Regensburg, S. 8
Überschüsse �� Flexibilitätsbedarf > Speicherbedarf
Quelle: Sterner, Stadler, 2014
Prof. Dr. Sterner, OTH Regensburg, S. 9
Entwicklung der Stromüberschüsse bis 100 % EE
Quelle: Sterner, Stadler, 2014
Prof. Dr. Sterner, OTH Regensburg, S. 10
Technologien
Das Speicherproblem
ist gelöst
Prof. Dr. Sterner, OTH Regensburg, S. 11
Definition Energiespeicher
Quelle: Sterner, Stadler, 2014
Ein Energiespeicher ist eine energietechnische Einrichtung, welche die drei folgenden Prozesse beinhaltet: Laden, Speichern und Entladen, wobei ein Energiespeicher auch nur aus der Speichereinheit oder einem Energieträger bestehen kann. � Nur Stromspeicher sind keine Letztverbraucher
Prof. Dr. Sterner, OTH Regensburg, S. 12
Speicherproblem techn. gelöst �� Wirtschaftlichkeit
Quelle: Sterner, Stadler, 2014
Prof. Dr. Sterner, OTH Regensburg, S. 13
Wärmespeicher über Power-to-Heat und flexible KWK als kostengünstige Speicherung (Strom �� Wärme)
Quelle: N-Ergie 2013
Prof. Dr. Sterner, OTH Regensburg, S. 14
Pumpspeicher als effizienter und etablierter Kurzzeitspeicher
Quelle: Schluchseewerk, 2013
Prof. Dr. Sterner, OTH Regensburg, S. 15
Batteriekraftwerke in Primärregelleistung + EE ersetzen Kohlekraftwerke
Quelle: Younicos
Prof. Dr. Sterner, OTH Regensburg, S. 16
Power-to-Gas als Langzeitspeicher & Stromkraftstoff
Quelle: E-On, 2013
Prof. Dr. Sterner, OTH Regensburg, S. 17
Power-to-Gas: zu geringe Auslastung, zu teuer Energiewende: Not-in-my-backyard!
Bildquelle: Sylvia Riedl, pixelio.de
Abhilfe: Meer nutzen & dem Wind folgen
Prof. Dr. Sterner, OTH Regensburg, S. 18
Meer: Große ungenutzte Windpotentiale
Quelle: www.segelenergie.de auf Basis von www.windatlas.dk
Prof. Dr. Sterner, OTH Regensburg, S. 19
1. Ansatz: Segelenergie: Energieschiffe zur Kraftstoffernte Wind � Wasserkraft � Power-to-X � Kraftstoff
Quelle: Sterner, Raith, 2013, www.segelenergie.de
Prof. Dr. Sterner, OTH Regensburg, S. 20
Segelenergie: Energieschiff der 2 – 5 MW Klasse
Konstante Ernte von Windenergie Hohe Auslastung der Anlagen
Quelle: Sterner, Raith, 2013, www.segelenergie.de
Prof. Dr. Sterner, OTH Regensburg, S. 21
2. Ansatz: Stromkraftstoffe von Windplattformen
Quelle: Sterner, Raith, 2013, www.segelenergie.de
Prof. Dr. Sterner, OTH Regensburg, S. 22
Kosten
&
Rahmenbedingungen
Prof. Dr. Sterner, OTH Regensburg, S. 23 Quelle: Gerhard Mester, 2012
Prof. Dr. Sterner, OTH Regensburg, S. 24
Mythos: „Ökostrom ist teuer“ Wind & Sonne gleichauf / am Günstigsten
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Wind PV Gas & Dampf Steinkohle Kernkraft
Gestehungskosten für neue Kraftwerke in cent / kWh 2013 Einspeisevergütung England neues AKW: 11,3 ct / kWh für 30 Jahre
Quelle: Agora 2013, mit Daten vom Energiewirtschaftlichen Institut zu Köln EWI 2011 - 2013
Nicht enthalten: Speicherkosten Externe Kosten (Entsorgung, CO2)
Prof. Dr. Sterner, OTH Regensburg, S. 25
Entwicklung Energiemix Studie „Geschäftsmodell Energiewende“
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GesamtKernenergieBraunkohleSteinkohleErdgasMineralölEE-StromBiomasseGeothermieSolarthermieBiokraftstoffebiogener Müll
Quelle: Gerhardt et al., 2013 (www.herkulesprojekt.de)
Prof. Dr. Sterner, OTH Regensburg, S. 26
Energiewende lohnt sich – Rendite 4 – 7 % bis 2050 Studie „Geschäftsmodell Energiewende“
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Gutschrift durch BrennstoffeinsparungenPVWind OnshoreWind OffshoreAndere ErneuerbareInfrastrukturkostenE-MobilityPower2Gas und weitere SpeicherWärmepumpenGebäudeisolationKapitalkostenDeckungsbeitrag (inkl. Kapitalkosten)
Quelle: Gerhardt et al., 2013 (www.herkulesprojekt.de)
Deutschland importiert für 100 Milliarden � Primärenergie jedes Jahr, v. a. Kohle, Öl und Gas. �� In 10 Jahren „verbrennen“ wir 1000 Mrd. � �� Investment in EE & Speicher
ist eine attraktive Kapitalanlage
Prof. Dr. Sterner, OTH Regensburg, S. 27
Derzeitige Rahmenbedingungen für Speicher Mögliche Änderungen ��Stromsektor
��Netznutzungsentg.: Neubauten für 20 Jahre befreit (Stromspeicher)
��EEG-Umlage: Alle Stromspeicher (ausschließl. Rückverstromung) ��Stromsteuer: Derzeit nur PSW (andere?)
��Regelenergiemarkt – Teilnahmebedingungen?
��Speicher in den Händen der Netzbetreiber? ��Wärmesektor
��Anreiz für Strom-Wärme-Integration
��Verkehrssektor
��Mehrfachanrechnung (4-Counting) für Stromkraftstoffe
��CO2 Bepreisung als Speichertreiber � Speicherfonds (Kauf: 100 � / t CO2 vs. Entsorgung in der Atmosphäre: 4 � / t CO2)
Prof. Dr. Sterner, OTH Regensburg, S. 28
Energiespeicher ermöglichen die Nutzung intersektoraler Synergien
Prof. Dr. Sterner, OTH Regensburg, S. 29
Zusammenfassung
��Engpassbasierte Überschüsse dominieren ��Energiemarkt sieht bis 70 – 90 % keine Speicher / Flexibilitäten
��Leistungsmarkt (Reservemärkte), Mobilität, Wärme erste Speichermärkte
��Kostenreihenfolge (Merit-Order) der Flexibilitäten
1.� Netzausbau und Ausweitung der EU-Kuppelstellen 2.� Flexibilisierung von Erzeugung (v.a. KWK über Wärmespeicher)
3.� Flexibilisierung des Verbrauchs (DSI, PtH – u.a. Wärmespeicher) 4.� Kurzzeitspeicher (Pumpspeicher, Batterien)
5.� Langzeitspeicher (Power-to-Gas)
Speicher nötig für die Energiewende � wie etablieren?
Prof. Dr. Sterner, OTH Regensburg, S. 30
Weiterlesen Sterner, Stadler Energiespeicher Ab Mitte 2014
im Springer-Verlag
Sterner · Stadler
Energiespeicher
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Energiespeicher
Michael SternerIngo Stadler
Bedarf · Technologien · Integration
Quelle: http://www.springer.com/springer+vieweg/energie+%26+umwelt/energietechnik/book/978-3-642-37379-4
Prof. Dr. Sterner, OTH Regensburg, S. 31
Kontakt
Prof. Dr.-Ing. Michael Sterner Forschungsstelle Energienetze und Energiespeicher (FENES) Ostbayerische Technische Hochschule Regensburg + 49 – (0) 941 – 943 9888 michael.sterner a oth-regensburg.de
www.othr.de/michael.sterner www.segelenergie.de www.power-to-gas.de
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