Energiewirtschaft in Deutschland
Dipl.-Ing. Rolf Müller-Hermes, Sophienstr. 24, 23560 Lübeckwww.muellerhermes.de
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Definition
Gasversorgung
Stromversorgung
Pause
Wo steht Deutschland in der Stromversorgung ?
Agenda
Definition lt. Wikipedia
Der Begriff Energiewirtschaft umschreibt
• alle Einrichtungen und Handlungen von Menschen und Institutionen, die das Ziel verfolgen,
• die Versorgung von Haushalten und Betrieben aller Art
• mit Energieträgern wie Gas, flüssigen Kraftstoffen, elektrischer Energie oder festen Energieträgern wie Kohle sicherzustellen.
Er umfasst u.a. die Themenbereiche Energie-
- Gewinnung,
- Speicherung,
- Übertragung,
- Handel,
- Vertrieb,
- Abrechnung von Energie und
- Sicherheit
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Definition
Gasversorgung
Stromversorgung
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Wo steht Deutschland in der Stromversorgung ?
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Ursprung der Gasversorgung
Historie der Gasversorgung:
Leuchtgas ab Anfang 1800
Erdgas ab ca. 1962 in BRD
1820 brannten in London ca. 51.000 Leuchtgas-Gas-Lichter / Laternen
• mit Gas lässt sich sehr viel Geld verdienen
• Gas kann als politische Waffe verwendet werden
aktuell ermittelte Erdgas-Vorkommen reichen bei gleichem Verbrauch noch ca. 60 Jahre (Stand: 2006)
durch per Fracking neu erschlosseneFörderstätten kann in den USA sehr viel Gas günstig gefördert werden
Wissenswertes über Gas 1/3:
Wissenswertes über Gas 2/3:
Komprimiertes Erdgas (CNG – Compressed Natural Gas) (Komprimierung, Speicherung in Druckbehälter)Verflüssigtes Erdgas (LNG – Liquefied Natural Gas) (Verflüssigung durch Gasverflüssigungsanlage)GtL-Verfahren (Gas-to-Liquids) (Umwandlung in flüssige Kohlenwasserstoffe über Fischer-Tropsch-Synthese)
aktuell sind ca. 400 LNG Tanker im Einsatz, Lebensdauer ca. 40 JahreBauhistorie: in 2013: Bau von 28 LNG-Tankern2014-2015: 58 LNG Tanker bestellt (bis 147.000 m3)Seit 2016: 80 LNG Tanker bestellt (bis 255.000 m3)
LNG-Tanker aktuell mit ca. 250.000 m³ max.Tankvolumendies entspricht dem Jahresverbrauch von ca. 300 EFH
Die unterschiedlichen Aggregatzustände und die Speicherbarkeit machen Gas zu einer idealen Energiequelle(Verflüssigung bei ca. 20 bar, führt zu einer Volumenverringerung von 1:260 bei CNG und 1:600 bei LNG; Transport bei -163 Grad)
Bis 2017 gab es Flüssiggas-Terminals nur in Rotterdam. Seit 2018 Bau LNG-Terminals in Hamburg
LN 5.10.2019:Erstmalige Betankung Schiff zu Schiff mit LNG in Deutschland
jede Form der Gas-Speicherung ist auch eine Kapital-Speicherung
Wissenswertes über Gas 3/3:
Sparte Strom
Ursprung der Stromversorgung ?
Historie:
Elektrische Glühlampen ab ca. 1850
Erstes elektrisches Verteilsystem 1882 in Manhatten, 400 Edisson Lampen
„Bagdad Batterie“, ca. 250 v.Chr., 0,78 VTongefäß, Kupferzylinder, Eisenstäbchen
Durchbruch erfolgte auf Weltausstellung,1900 in Paris, 40.000 Glühlampen, 6.000 Bogenlampen
Erste Elektrizitätswerke in Deutschland ca. 1905
Schematische Darstellung der Stromversorgung in Deutschland
Stromfluss: top - down
Grundlagen der Versorgungswirtschaft: die Kirchhoff´sche Gesetze
20 Einheiten
80 Einheiten 20 Einheiten
die Herausforderung der Verteilnetzbetreiber: Steuerung der Verteilnetze ohne Leitwartentechnik
60 Einheiten
40 Einheiten100 EinheitenStrom
Grundlagen der Versorgungswirtschaft: Kirchhoff´sche Gesetze
40 Einheiten
20 Einheiten
80 Einheiten
60 Einheiten
30 Einheiten
20 Einheiten
?????? Leitungsüberlastung Überspannungen /
Frequenzabweichung/Lastverschiebung
primär und sekundär Regelung erforderlich Notabschaltung Anweisung an Kraftwerke, weniger einzuspeisen
die Herausforderung der Verteilnetzbetreiber: Steuerung der Verteilnetze ohne Leitwartentechnik=> Sich selbst regelnde Netze => Smart Grid
100 EinheitenStrom
Schematische Darstellung der Stromversorgung in Deutschland
Stromfluss: top - down
Herausforderung: buttom-up
Die Empfindlichkeit der verbundenen Stromleitungsnetze Europas führte zur Gründung vom „Verband europäischer Versorgungsnetzbetreiber(entsoe)“ (1/2)
nicht kommunizierteInspektionsarbeitenam 4.11.2006
Abschaltung wegen desSchiffes am 4.11.2006
Die Empfindlichkeit der verbundenen Stromleitungsnetze Europas führte zur Gründung vom „Verband europäischer Versorgungsnetzbetreiber(entsoe)“ (2/2)
Smart Grid in der Theorie von Alcatel-Lucent, acatech, usw.
• Fast jedes Unternehmen hat seine eigene Sicht und Definition eines SmartGrid; eine eindeutige und einheitliche Sicht gibt es nicht.
• Diverse Firmen liefern nur Komponenten.• Wenn man nicht ehr weiter weiß, regelt eine KI alle
Probleme.
Aber: die physikalischen Gesetze sind unumstößlich
Wissenswertes Strom (1/3) => Smart Grid 1.0 ; Veröffentlichung 2002
Stichworte:Rollenverteilung in- Knotenverantwortung (=> Kraftwerke)- Kantenverantwortung (=> Netzbetreiber)
Technologie:- Stromtransport per Wasser (=> Baltic Cable)
Wissenswertes Strom (2/3) => Smart Grid 2.0 ; Veröffentlichung 2006
Stichworte:- Desertec
- CO2-Zertifikate- Strombedarf vor Ort ?
- Leitungseigentum ENDESA- Trassenverlauf um BRD- AKW in Finnland
Wissenswertes Strom (3/3) => der Wert einer Rollen (hier: Netzbetreiber) kann berechnet werden (2010)
Liberalisierung: Nachdem der Energiemarkt weltweit unter einigen wenigen Firmen aufgeteilt werden sollte, wurde vom Markt die Forderung nach Wettbewerb und -Öffnung gefordert.
Es entstehen nationale Regulierungsbehörden, in Deutschland die Bundesnetzagentur.Die Marktrollen werden definiert und die Unternehmen „entflochten“, so dass keine Quersubventionierung mehr möglich ist und die Energiewirtschaft transparent wird.
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Die Kommunikation von Daten zwischen den Marktpartnern ist standardisiert und in vielen Teilen öffentlich zugänglich; Beispiel 50 Hertz
In www.netztransparenz.de oder auf der Homepage der Regelzonenverantwortlichen werden alle EEG-Anlagen (Solar, Wind, Wasser, usw.) mit ihren technischen und kommerziellen Daten öffentlich dokumentiert. (=> Vorschrift, aber nach Datenschutzrichtlinien jetzt angepasst und nicht mehr Adress-scharf).
Solaranlagen:Ein Beispiel für die „unfähige“ Energiepolitik in Deutschland
Man begann den Umbau der Energieversorgung durch Förderung von Solaranlagen:- Problem: Zu wenig Solaranlagen in Deutschland vorhanden- Lösung: Hohe Vergütung für eingespeisten Solarstrom; diese
Förderung wird für 20 Jahre garantiert- 2004 der erste Schreck: die Fördermittel reichen nicht aus !- Lösung: Erhöhung der EEG-Abgaben für jeden Stromkunden- 2010 dann der Schock: Zuwachsrate Solaranlagen speziell in
Süddeutschland von 300 % pro Jahr !- Lösung: drastische Reduzierung der Einspeisevergütung
Aktuell in 2019 Energie-Paket:Nachdem die 20 Jahre garantierte Einspeisevergütung ab 2020 ff. ausläuft, will man die EEG-Abgabe reduzieren. Jetzt schon vorhersehbar: was passiert mit der Einspeisevergütung für diese Anlagen ???? Verlängerung ?Das wird aber erst nach der nächsten Wahl entschieden
Die meisten energewirtschaftlichen Daten laufen bei der deutschen Regulierungsbehörde, der Bundesnetzagentur (BNetzA), zusammen und werden unter www.smard.de veröffentlicht.
Die Stromerzeugung jeglicher Art wird dauernd mit einer bis zu 15-min-scharfen Auflösung veröffentlicht.
Es lassen sich Erzeugung und der realisierte Verbrauch in einem Diagramm darstellen.
Realisierter Verbrauch
Auf www.smard.de lässt sich auch die Handelssicht von Strom aus deutscher Sicht visualisieren.
Beispiele mit realen Daten der Energiewirtschaft; Quelle: www.smard.de
Wie sieht aktuell die Erzeugung von Strom in Deutschland aus ?
Was passiert, wenn wir aus der Kernenergie aussteigen ?
Was passiert, wenn wir zusätzlich aus der Braunkohle-Energiegewinnung aussteigen ?
Wie verteilen sich Strom aus regenerativen Quellen und Stom aus konventionellen Quellen ?
Lasset die Spiele beginnen
Beispiel für Auswertung der Informationen:Dienstag, 23.April 2019, sehr windig, 100 % SonneSicht Deutschland
Beispiel für Auswertung der Informationen:Dienstag, 23.April 2019, sehr windig, 100 % SonneSicht 50 Hertz
Beispiel für Auswertung der Informationen:Dienstag, 23.April 2019, sehr windig, 100 % SonneSicht Amprion
Beispiel für Auswertung der Informationen:Dienstag, 23.April 2019, sehr windig, 100 % SonneSicht TenneT
Beispiel für Auswertung der Informationen:Dienstag, 23.April 2019, sehr windig, 100 % SonneSicht Transnet BW
Beispiel für Auswertung der Informationen:Dienstag, 23.April 2019, sehr windig, 100 % SonneVergleich der realisierten Strom-Erzeugungsmengen
Keine Gaskraftwerke Kein Wind-Offshore
Keine AtomkraftwerkeKeine Pumpspeicher
Kein Wind-Offshore Keine Braunkohle
Könnten wir unseren Verbrauch mit Strom nur aus erneuerbaren Energiequellen decken ?
Beispiel für einen Werktag mit optimalen Bedingungen für erneuerbare Energie: strahlender Sonnenschein, warm, viel WindDienstag, 23.04.2019
Sichtweise 1:Zentralistische Sicht einer Bundesregierung, Partei, deutschlandweiten Interessenvertretern, etc.
Deutschlandweite Sicht an einem für EEG-Strom optimalen Tag auf den realisierten Verbrauch und realisierte Erzeugung; Istzustand: alle Energieträger werden genutzt
Sieht ja gar nicht so schlecht aus; Energieüberschuss; das Delta des Überschuss entspricht aktuell exakt der exportierten Strommenge; Ausstieg aus Atom-
energie und fossilen Brennstoffen sieht gut aus; wir sind auf dem richtigen Weg
Deutschlandweite Sicht an einem für EEG-Strom optimalen Tag auf den realisierten Verbrauch und realisierte Erzeugung ohne Atomstrom
Deutschlandweite Sicht an einem für EEG-Strom optimalen Tag auf den realisierten Verbrauch und realisierte Erzeugung ohne Atomstrom und ohne Braunkohle
Deutschlandweite Sicht an einem für EEG-Strom optimalen Tag auf den realisierten Verbrauch und realisierte Erzeugung ohne Atomstrom, ohne Braunkohle und ohne Steinkohle
Deutschlandweite Sicht an einem für EEG-Strom optimalen Tag auf den realisierten Verbrauch und realisierte Erzeugung ausschließlich aus regenerativen Quellen
Hier liegt der aktuell größte Fehler der deutschen Energiewirtschaft:
ganzheitliche Denken ohne Berücksichtigung physikalischer
Grundgesetze
Regionale Sicht an einem für EEG-Strom optimalen Tag auf den realisierten Verbrauch und realisierte Erzeugung; Istzustand: alle Energieträger werden genutzt: 50 Hertz
Regionale Sicht an einem für EEG-Strom optimalen Tag auf den realisierten Verbrauch und realisierte Erzeugung nach Ausstieg aus Kern- und Kohleenergie: 50 Hertz
Regionale Sicht an einem für EEG-Strom optimalen Tag auf den realisierten Verbrauch und realisierte Erzeugung; Istzustand: alle Energieträger werden genutzt: amprion
Regionale Sicht an einem für EEG-Strom optimalen Tag auf den realisierten Verbrauch und realisierte Erzeugung nach Ausstieg aus Kern- und Kohleenergie: amprion
Regionale Sicht an einem für EEG-Strom optimalen Tag auf den realisierten Verbrauch und realisierte Erzeugung; Istzustand: alle Energieträger werden genutzt: TenneT
Regionale Sicht an einem für EEG-Strom optimalen Tag auf den realisierten Verbrauch und realisierte Erzeugung nach Ausstieg aus Kern- und Kohleenergie: TenneT
Regionale Sicht an einem für EEG-Strom optimalen Tag auf den realisierten Verbrauch und realisierte Erzeugung; Istzustand: alle Energieträger werden genutzt: Transnet BW
Regionale Sicht an einem für EEG-Strom optimalen Tag auf den realisierten Verbrauch und realisierte Erzeugung nach Ausstieg aus Kern- und Kohleenergie: Transnet BW
Strom Aussenhandels-Bilanz am 23.4.2019, einem für EEG-Anlagen optimalen Tag mit viel Wind und viel Sonne
Fazit: Wo stehen wir in Deutschland mit der Energieversorgung ?
1. Fehlende Stromspeicher
2. Empfindliche Stromnetze mit Erfordernis sensibler Steuerung; geplante Abschaltungen zu Spitzenzeiten und Black-
Outs sind zu erwarten
3. Abhängigkeit von permanent verfügbarem Primärstrom aus dem Ausland wächst
4. politischer Entscheidungen werden nicht bis zu Ende durchdacht:
• wenn Kohlekraftwerke abgeschaltet werden, fällt auch die Fernwärmeversorgung aus;
• fehlende Energie für Ladung e-Fahrzeuge
5. Bundesweite Sichten und Aussagen führen zu falschen Schlussfolgerungen
6. Politisch getroffene Fehl-Entscheidungen werden kaschiert und zukünftig durch weiche Faktoren vermieden
Einer von vielen möglichen Lösungsansätzen:1. Ziel: Sicherstellung der Stromversorgung
a. Aufbau zusätzlicher Möglichkeiten zur Speicherung von großen Energiemengen (z.B. CNG, LNG, H2, CH4,
Wärme)
b. Wenn wir unseren Lebensstandard halten wollen:
Wegen Ausstieg aus Kernkraft, Braun- und Steinkohleverstromung, Etabierung einer neuen
Grundversorgung für Primär-Energie;
• Aufbau von strategisch positionierter Gas-Turbinenkraftwerken
• dezentrale BHKW mit Kopplung Power2Gas-Anlagen für Aufrechterhaltung der Fernwärme
Sicherstellung der Stromversorgung
Nutzung des bestehenden Hochdrucknetzes zur Verbindung der Speicher
Im Norden positionierte Gasspeicher für Power2Gas(entweder H2 oder Bio-Methan)
Gas-Pufferspeicher für Northstream 2
Gas-Pufferspeicher für LNG
Nutzung der Braunkohle-Förderungsgebiete für unterirdische Gasspeicher mit Lage an der JAMAL-Pipeline aus Russland
Nutzung der RWE-Braunkohle-Förderungsgebiete für unterirdische Gasspeiche
Gas-Pufferspeicher für die Region BW
Sicherstellung der Stromversorgung
Aufbau ggf. Ausbau strategisch günstig gelegener Gas-Turbinenkraftwerke, z.B.• zwischen den Regelzonen• vor Ballungsgebieten
Zusätzlicher Aufbau ggf. Ausbau von Blockheizkraftwerken (BHKW) zur Kompensation wegfallender Kohle-Fernwärmekraftwerke
Einer von vielen möglichen Lösungsansätenz:2. Ziel: Aufbau eines neuen Mobilitätskonzeptes
a. Ganzheitliche und kritische Auseinandersetzung mit der eMobilität, speziell der Förderung
b. Integration von CNG-Fahrzeugen in die neue Mobilität
e-Mobilität (as-is)
Vorteile Nachteile
Standardisierung (z.B. VW-Block) fehlende Energie bei Kraft-werksabschaltung
Zero-Emission CO2, Feinstaub, Nox fehlende industrielle Ent-sorgung der Li-Ionen-Batt.
überall einsetzbar fehlende Versorgungs-Infrastruktur
Batterie Stromverbraucher
(Brandgefahr bei Unfall)
Brennstoffzellen-Kfz
Vorteile Nachteile
schnelle Betankung nur bedingt serienreif
Zero-Emission fehlende Ladeinfrastruktur
hohe Reichweiten
Brennstoffzelle Energieerzeuger
CNG-Fahrzeug
Vorteile Nachteile
wenig CO2-Emissionbei Nachrüstung: es geht Platz im Kfz verloren
günstiger Preis für CNG(Explosionsgefahr bei Unfall)
kein FeinstaubReichweite mit 300 km gering
bestehendes Versorgungsnetz
Um Vorteile zu nutzen und Nachteile zu umgehen, bietet sich Hybrid-Technologie an:Aktuell: Plug-In-Hybride (Benzin + Elektro, Diesel + Elektro)Zukünftig: Hybride Fahrzeuge (Brennstoffzelle + Batterie (z.B. Li-Ionen)
Einer von vielen möglichen Lösungsansätenz:1. Zwecks Sicherstellung der Stromversorgung
a. Aufbau zusätzlicher Möglichkeiten zur Speicherung von großen Energiemengen (z.B. CNG, LNG, H2, CH4,
Wärme)
b. Wenn wir unseren Lebensstandard halten wollen:
Wegen Ausstieg aus Kernkraft, Braun- und Steinkohleverstromung, Etabierung einer neuen
Grundversorgung für Primär-Energie;
• Aufbau von strategisch positionierter Gas-Turbinenkraftwerken
• dezentrale BHKW mit Kopplung Power2Gas-Anlagen für Aufrechterhaltung der Fernwärme
2. Aufbau eines neuen Mobilitätskonzeptes
a. Ganzheitliche und kritische Auseinandersetzung mit der eMobilität, speziell der Förderung
b. Integration von CNG-Fahrzeugen in die neue Mobilität
3. Ratifizierung der Energie-basierten Gremien
a. Besetzung der Fachgremien mit neutralen Fachleuten bzw. Aufbau eines entscheidungsberechtigten
Energiebeirats
b. Neuordnung der Entscheidungs-Cluster auf Regionen, Personengruppen, etc.
Danke für Ihre Aufmerksamkeit
Dipl.-Ing. Rolf Müller-Hermes, Sophienstr. 24, 23560 Lübeckwww.muellerhermes.de
https://www.linkedin.com/posts/ren%C3%A9-verboom-7ba862a5_ugcPost-6580804131462742016-skw8
Brennende eBike-Li-Ionen Batterie
Berstender CNG-Tank
Bezugsvertrag
Übertragungsnetzbe-treiber (Regelzone)
Erzeugung
Verteilnetzbetreiber(DSO) + (TNS)
Anschlussnehmer(Eigentümer, Vermieter)
Anschlussnutzer(Endkunde, Mieter)
Bilanzkreis-Koordinator
Handel (BKV)
VertriebMessstellenbetreiber
Messdienstleister
Messrahmenvertrag
Messstellenrahmenvertrag
MSB-MDL-Vertrag
Messdienstleistungsvertrag
Mes
sste
llen
vert
rag
An
sch
luss
nu
tzu
ngs
vert
rag
Anschlussnutzungsvertrag
Stromnutzungs-vertrag
Miet-vertrag
Netzanschluss-vertrag
Lieferanten-rahmenvertrag(Netznutzung)
Rahmenvertrag
Netznutzungs-vertrag
Bilanzkreis-vertrag
Zuordnungs-ermächtigung
Nach Quelle: VDN, „Richtlinie Datenaustausch und Mengenbilanzierung
Liberalisierung führte zu unabhängigen MarktrollenErzeuger, Netzbetreiber, Vertrieb, usw.
Lösungsansatz á la Rolf Müller-Hermes:Wie können wir die Energiewende schaffen ?
1. Konsequente Nutzung von Erdgasa. CNG-Erdgas-Fahrzeuge sind seit Jahrzehnten in Deutschland im Einsatz; es gibt ein dichtes Tankstellennetz, etc.
Warum werden diese nicht mit in die Förderung aufgenommen bzw. in der Diskussion berücksichtigt ?b. Erdgas-Speicherung unter Nutzung der physikalischen Grundprinzipien (Kompression, primäre und sekundäre
Wärme und Kältenutzung) • für Verstromung über zusätzliche Gas-Turbinenkraftwerke und Blockheizkraftwerke• als Puffer für die Energiewirtschaft
c. Aushandeln einer Gasversorgung über Northstream 2 und LNG aus den USA
2. Weiterentwicklung von Wasserstoff-Technologiea. Power2Gas bei großen Windparks durch Elektrolyseb. Speicherung des Wasserstoffs für Brennstoffzellen-Technologie bzw. Bio-Methanisierung
3. Dezentralisierung der Energiepolitik auf Landes/Regelzonenebene und Aufbau von „Regionalknoten“ für Stromübergabe/-übernahme
4. Aufbau von Speichern an den Regionalknoten5. Planung einer Nutzung der freiwerdenden Leitungspotenziale vor Atom- und Kohleausstieg6. Aufbau eines deutschen Hersteller-neutralen Beratungs-/Forschungsgremiums in Sachen Energie7. Entzug der Berechtigung energiewirtschaftlichen Entscheidungen von den politisch geprägten Gremien und
Verlagerung der Entscheidungen in eine Fachorganisation