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„Sektorkopplung“ – Zusammenspiel von Strom, Wärme .> LKW > PKW Anwendungsfelder Quellen:...

Date post:18-Sep-2018
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  • Sektorkopplung Zusammenspiel von Strom, Wrme und Mobilitt im Energiesystem der Zukunft innogy SE Friedrich Schulte 19 Dezember 2017

  • 1 Wer ist innogy?

    2 Energiewende

    3 Entwicklungen im Energiesystem

    4 Elektrifizierung und Sektorkopplung

  • Mit der innogy ist ein fhrendes europisches Energieunternehmen entstanden

    3innogy SE Dezember 2017

    innogy

    46 Mrd. Euro Umsatz

    ~40.000 Mitarbeiter

    RWE AG

    Konventionelle Erzeugung

    Supply & Trading

    Erneuerbare Energien

    Netz und Infrastruktur

    Vertrieb

    innogy SE

    76,8% Anteil

    ~14.000 Mitarbeiter ~1.000 Mitarbeiter

  • innogy produziert, verteilt und liefert verlsslich und nachhaltig und ist innovativ

    4

    Netz und Infrastruktur

    Erneuerbare Energien

    Vertrieb

    Nachhaltige Stromerzeugung

    Effiziente Verteilung der Energie

    Produkte und Dienstleistungen, die Bedrfnissen gerecht

    werden

    Innovation

    innogy

    innogy SE Dezember 2017

  • Forschung&Entwicklung: Wir ermglichen die europische Energiewende durch technische Innovationen

    5

    Kennzahlen fr Forschung & Entwicklung bei innogy1

    1 Mittelwert, gerundete Werte | 2 erteilte und angemeldete Patente

    Laufende Projekte 100

    Projektlaufzeit 3-4 Jahre

    Extern finanzierte Projekte 10

    Mitarbeiter (Voll- und Teilzeit) 250

    757594

    409353299215150

    39

    F&E in allen Segmenten prgt die Energieversorgung der Zukunft

    Wir schauen voraus und bereiten uns auf die Zukunft vor

    Netz&Infrastruktur

    Vertrieb

    Erneuerbare

    2009 2016

    Kumulierte Anzahl innogy-Patente2

    Eine wachsende Anzahl von Patenten sichert unser Know-how ab

    Verbesserung Planung, Betrieb und Steuer-

    ung unserer Netze (Strom, Gas, Wasser)

    Zustzliche Dienstleistungen undLsungen fr B2B und B2C (Energie+)

    Verbesserung der Effizienz undNachhaltigkeit der Erzeugungsanlagen

    1. Identifizierung, Bewertung & Entwicklung neuerTechnologien und systemischer Lsungen

    2. Verbesserung bestehender Technologien und Prozesse

    bergreifendEntwicklung flexibler und wirtschaftlicherSysteme, z.B. Speicherlsungen

    Foku

    s

    innogy

    innogy SE Dezember 2017

  • Deutschland hat herausfordernde Ziele fr die Reduktion der CO2-Emissionen bis 2050

    | Seite 6

    Quelle: Faunhofer ISE 2015

    innogy SE Dezember 2017

    Energiewende

  • | Seite 7

    Hin- und RckflugFrankfurt Los Angeles2

    2 t CO2/Passagier

    Jhrlicher CO2-Ausstoeines mittleren PKW1

    2 t CO2/a

    Die Herausforderungen einer CO2-Reduktionum 80% auf 2 t/Kopf sind enorm

    Beheizung eines EFHmit vier Personen3

    Herstellung von Gternim Wert von ca. 4.000 4

    Bei heutiger Energieversorgung: Ausschpfung des 2-Tonnen-Limitsdurch jede einzelne Manahme

    1 EU-Norm Fahrzeuge ab 2012, 14.000 km/a 140 g CO2/km | 2 9.300 km (einfach), 4 l Kerosin/100 km je Passagier im Jumbo, 18.600 km 4 l/100

    km = 750 l 2,63 kg CO2/l | 3 3.000 l Heizl/a = 29.782 kWh 0,27 kg CO2/kWh ergeben 8 t CO2/a |

    4 Bei rund Tonne CO2 je 1.000 Investition (netto) ergibt sich ein theoretischer Warenkorbwert von 4.000 ; hier z.B. TV, Fahrrad, Sportausrstung und Kleidung je 500 , Lebensmittel 2.000

    2 t CO2

    2 t CO2/a/Person

    oder

    Auto-mobil Wrme

    Flug-reisen

    Pro-dukte

    innogy SE Dezember 2017

    Energiewende

  • Eine CO2-arme Energieversorgung ist machbar, wenn drei Hebel konsequent genutzt werden

    | Seite 8

    Hohe

    Effizienz

    Sektorkopplung

    CO2-freie Strom-

    erzeugung

    Quelle: RWE Zukunftsstudie, 2009

    Erzeugung Infrastruktur Nachfrage

    1

    2

    3

    innogy SE Dezember 2017

    Energiewende

  • | Seite 9

    Neue Entwicklungen in der Energiewende

    Dezentrale Erzeugung

    Speicher

    E-Mobilitt

    Smarte Verteilnetze

    Erneuerbare Erzeugung

    E-Heizung

    Grne Kraftstoffe

    CO2-freie Stromerzeugung

    innogy SE Dezember 2017

    Energiewende

  • | Seite 10

    Der Kostenverfall bei PV und Speichern ermglicht dezentrale, erneuerbare Energiesysteme

    PV ist in einigen Regionen und Anwendungen bereits eine wettbewerbsfhige Technologie

    Die Kosten von Lithium-Ionen-Zellen sinken schneller als erwartet. Im Jahr 2020 erreichen sie 100 / kWh

    Die Kombination beider Technologien ermglicht eine vorwiegende dezentrale Energieerzeugung und ist ein potentieller Game-Changer fr die bestehende Energieversorgungsinfrastruktur

    Kostenentwicklung von PV-Modulen Kostenentwicklung von Lithium-Ionen-Zellen

    Source: Fischer et al, ISEA

    Entwicklungen in der Energiewende

    innogy SE Dezember 2017

  • | Seite 11

    Dezentraler Steuerung sorgt fr effiziente Lsungen im Energiesystem der Zukunft

    Entwicklungen in der Energiewende

    Steuerung der Energieflsse mittels IK-Technologie Die Energie wird in der lokalen Energiezelle verbraucht, wo sie erzeugt wird Wenn in einer Energiezelle ein berangebot herrscht, soll die Energie an die

    berlagerte regionale Energiewabe weitergegeben werden

    innogy SE Dezember 2017

  • | Seite 12

    Elektrifizierung und Mglichkeiten zur Sektorkopplung

    Dezentrale Erzeugung

    Speicher

    E-Mobilitt

    Smarte Verteilnetze

    Erneuerbare Erzeugung

    E-Heizung

    Grne Kraftstoffe

    Sektorkopplung

    innogy SE Dezember 2017

    Entwicklungen in der Energiewende

  • Bisher macht Strom nur ca. 20 % der Endenergie aus

    | Seite 13

    Elektrifizierung und Mglichkeiten zur Sektorkopplung

    4,2 0,9

    37,3

    24,1

    21,1

    4,66,9

    0,9

    Steinkohle

    Braunkohle

    Mineralle

    Gas

    Strom

    Fernwrme

    Erneuerbare Energien

    Sonst. Energietrger

    Endenergieverbrauch nach Energietrgern 2015 in Prozent

    Quelle: AG Energiebilanzen

    innogy SE Dezember 2017

  • Sektorkopplung 1: Elektromobilitt

    | Seite 14

    Elektrifizierung und Mglichkeiten zur Sektorkopplung

    innogy SE Dezember 2017

  • In den kommenden Jahren werden elektrische Fahrzeuge konkurrenzfhig

    | Seite 15

    $0.0

    $0.2

    $0.4

    $0.6

    $0.8

    $1.0

    $1.2

    $1.4

    2016 2018 2020 2022 2024 2026 2028 2030 2032 2034 2036

    BEV 60 kWh

    BEV 45 kWh

    Midsize

    Compact

    Between 2020 and 2030, EVs will become cheaper to own than ICE cars on an unsubsidized basis

    Quelle: Bloomberg New Energy Finance

    Total Cost of Ownership in $/Meile (unsubventioniert, globaler Durchschnitt)

    Zwischen 2020 und 2030 fallen die Total Costs of Ownership der Elektroautos unter

    die der Autos mit Verbrennungsmotoren

    Elektrifizierung und Mglichkeiten zur Sektorkopplung

    innogy SE Dezember 2017

  • Sektorkopplung 2: Wrmesektor

    | Seite 16

    Elektrifizierung und Mglichkeiten zur Sektorkopplung

    innogy SE Dezember 2017

  • Der Wrmemarkt kann ein groer, weiterer Absatzmarkt fr Strom sein und bietet erhebliches Flexibilisierungspotenzial

    | Seite 17

    1 Haushalte: 80% Wrme wird ber Wrmepumpe erzeugt, COP: 3,0 | GHD: 80% Raumwrme und Warmwasser werden ber Wrmepumpe erzeugt | Industrie: FfE 2015: Industrielles Power-to-Heat Potenzial | Auf Basis Verbrauch in 20142 Haushalte: Installierte Leistung je Wohneinheit mit 2 kW bewertet | GHD: Analog zu Haushalten | Industrie: FfE 2015Quellen: BMWi 2015, Fraunhofer ISE 2015, FfE 2015, Dena 2012

    Absatzmenge Power-to-Heat (TWh)1 Flexibilitt Power-to-Heat (GW)2

    180

    135

    40

    50

    27

    Potenzial2014

    76

    365

    9

    GHD

    Industrie

    Haushalte

    65

    30

    20

    35

    12

    2014 Potenzial

    115

    4

    GHD

    Industrie

    Haushalte

    Elektrifizierung und Mglichkeiten zur Sektorkopplung

    innogy SE Dezember 2017

  • Technologien zur Nutzung von Strom im Wrmesektor sind bereits vorhanden

    | Seite 18

    Technologie Beschreibung Wrmenutzung

    WaterStorage

    Wrmepumpe

    Elektrische

    Direktheizung

    Heizstab in

    Warmwasser-

    speicher

    Kleinskalig

    Groskalig

    > Hier wird die ber Strom erzeugte Wrme an Fernwrmenetze abgegeben, um schlielich dem Endverbraucher als Nutzwrme bereit zu stehen.

    > Wrmepumpen (WP) stellen unter Einbindung von Umweltwrme ein Vielfaches des eingesetzten Stroms als Nutzwrme bereit (1kWhel ~ 4kWhth /JAZ=4).

    > Bei dieser elektrischen Widerstandsheizung wird Strom ber Heizdrhte in Wrme umgewandelt, welche dann meist mit Luft dem Raum zugefhrt wird (WG ~100%).

    Klima-/

    Khlgert

    > Klimagerte sind techn. gesehen WP. Sie entziehen unter Einsatz von Strom dem zu khlenden Raum Wrme und geben diese an die Umgebung ab (vgl. Khlschrank).

    > Prinzip: elektrischen Widerstandsheizung. Der Strom erwrmt ber Heizstbe (Speicher-)Wasser, welches ber ein wasserbasiertes Heizsystem die Nutzwrme zeitversetzt bereitstellt (WG ~100%).

    Pel: ~4kW

    Pel: 2~4kW

    Pel: 1~3kW

    Pel: 5~50MW

    > In Speicherheizungen erwrmen die Heizdrhte zunchst den Wrmespeicher (Stein), um zeitversetzt Nutzwrme bereitzustellen

    Speicherheizung

    > Raumwrme, Warmwasser:Huser, Nahwrmenetze, Objektwrmenetze

    > Raumkhlung, Kaltwasser:Huser, Gewerbe

    > Raumwrme:Huser

    > Raumwrme, Warmwasser:Huser, Nahwrmenetze, Objektwrmenetze

    > Raumwrme, Warmwasser, Prozesswrme:Fernwrmenetze

    Elektrifizierung und Mglichkeiten zur Sektorkopplung

    i

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