Energiewende von unten: Was tun Städte, Regionen und Standorte? Prof. Dr.-Ing. Hans-Peter Beck Dipl.-Ing. Katrin Beyer Dr.-Ing. Jens zum Hingst – Vortragender Lingen, 24. Oktober 2013 Agenda 1. Die Europäische 20-20-20 „energy transition“ und die „Deutsche Energiewende“ brauchen Systemintegration 2. Ein Energiepark am Industriestandort Lingen?! 2 GW Ausbau der Erzeugungsleistungen gemäß Netzentwicklungsplan, Leitszenario B 200 andere erneuerbare Energieträger 180 Wasser 160 Biomasse Photovoltaik 140 Wind Offshore 120 Wind Onshore Wind Offshore 100 andere fossile Energieträger 80 Öl 60 Erdgas 40 Kernenergie 20 Braunkohle Steinkohle 2009 2022 ÜNB 2032 2009 2022 VNB 2032 Quelle: Bundesnetzagentur, eigene Berechnung Annahmen für 2022 und 2032: • VNB/ÜNB Aufteilung der Erzeugerleistung basiert auf der Aufteilung des Jahres 2009 • Offshore Windparks werden an Übertragungsnetzen angeschlossen 3 Dezentrale Netz- und Erzeugerstrukturen gestern und heute a) gestern Q P ÜNB VNB b) heute Q P Q PA(t) AustauschLeistung ͠ GroßKraftwerke 3 ͠ 3 ͠ G 3 ͠ - WEA PV Lasten P Q Lasten ... Wirkleistung ... Blindleistung Erzeuger (BHKW) und Lasten dezentraler Erzeuger (klassisch) Lasten WEA Windenergieanlage PV Photovoltaik BHKW Blockheizkraftwerk Quelle: Nakhaie 4 Regionalisierung anhand des Verhältnisses der installierten PV/Wind/Trafoleistung bzw. -/Jahreshöchstlast Quelle: Nakhaie 5 GWh/h Lastgänge und Dauerlinie des Stromverbrauchs in Deutschland (2009) 100 Lastgänge 80 60 40 20 Quelle: BDEW 0 GW Jan Feb Mrz Apr Mai 100 Jul Aug Sep Okt Nov Dez Dauerlinie Spitzenlast 80 Jun Mittellast 60 40 20 Grundlast 0 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 h 6 Zeitreihen der EE-Erzeugung und Austauschleistung: Starkwindregion 2032 PV Wind Onshore Wind Offshore Rest EE Austauschleistung PA(t) Bedarf Jan Feb Mär Apr Mai Jun Jul Aug Sep Okt Nov Dez Überschuss PA = PLast – (PPV + PWEA + PRest EE) Rückspeisespitze 25,9 GW 7 Regionalisierte Darstellung der Austauschleistungen in 2032 Rückspeisespitze 25,9 GW Rückspeisespitze 10,3 GW StarkwindRegion WindRegion Windregion Rückspeisespitze 2,9 GW Starkwindregion Rückspeisespitze 14,2 GW BallungsRegion SonnenRegion Ballungsregion Sonnenregion PV Wind Onshore Wind Offshore Rest EE Austauschleistung PA(t) 8 Dauerlinien der Last und Austauschleistung 2032 Quelle: Nakhaie, EW 13/2012 9 Maßnahmen zum Nutzbarmachung von Überschussstrom am Beispiel Starkwindregion Starkwindregion Netz Starkwindregion + Offshore Speicher Management Bedarf 3,5 TWh Bedarf 10,1 TWh 3 GW, 11,9 TWh ηGes= 0,6 10 GW 16,8 TWh 12 GW 2,8 TWh * Notwendige Ladekapazität 5,4 TWh Notwendige Entladekapazität 6,4 TWh (ηGes=60%) Netzausbau 35 GW 139,2 TWh 45% Auslastung Speicher / Management 20 GW 4,2 TWh 10 Vorstellung für die Struktur eines zukünftigen Overlay-Netzes Lingen Quelle: Nakhaie 11 Netzausbau im Netzentwicklungsplan (vgl. BNetzA) Norwegen Emshaven Lingen Stand EW 10/2013/eigene Bearbeitung 12 Maximales Arbeitsvolumen in Norwegen (NO), Schweden (SE), Österreich (AT), der Schweiz (CH) und Deutschland Quelle: energiewirtschaftliche Tagesfragen 63.Jg.(2013) Heft 1/2 13 The New Electricity Age in Europe: The European Off-Shore Super Grid Operational 7,3550 MW Planned 4,950 MW Under Study 10,400 MW Under Study with EWEA Recommendation 10,400 MW Lingen EWEA Recommendation 7,100 MW (2020) 11,100 MW (2030) Source: Siemens AG 2010, Energy Sector 14 14 Strukturwandel in der Energieerzeugung Wie sieht die Lösung der Zukunft aus? Systemdienstleistung Zukunft EEG-Anlagen „must run“ Kraftwerke Wirkleistung Ja Ja ja Kurzschlussleistung Ja Nein Ja Selektivität Ja Nein Ja Spannungshaltung Ja ? Ja Blindleistungsbilanz Ja ? Ja Systemstabilität Ja ? Ja Reserveleistung Ja Nein Ja Energiespeicher Ja Ja Ja 15 Umrichter – Anfahrsystem mit Synchronmaschine und abgetrenntem Nuklearreaktor Dampfturbine Bereits abgetrennt: Biblis A Dampfturbine mit Synchronmaschine (Standardsystem) Umrichter-Anfahrsystem für Synchronmaschine Source ew Jg.111(2012), Heft 15-16 and KKE 16 Anfahrsystem und Netzanschluss des „Phasenschiebers“ (Kern)-Kraftwerk Biblis A mit Hoch-spannungsGleichstromÜbertragung von OffShore-WindenergieAnlagen und Norwegischen WasserkraftSpeicherwerken „Grüne Kernkraftwerke“ ~ = + s Off shore s Norwegen-Speicher HGÜ Quelle ew Jg.111(2012), Heft 15-16 17 Energiepark Lingen Kernkraftwerk 1,4 GW (geht vom Netz 2022) 2 Gas- und Dampfkraftwerke Installierte Leistung ca. 2 GW Anbindung an Kavernen, Porenspeicher Zukünftig HGÜ Anbindung Offshore? Straße, Schiene, Wasserweg Am Standort Röhrenspeicher Erdgas 2 Mio. Nm3 4 Gaspipelines zukünftig: Einspeisung von Wasserstoff / Methan Weitere Industrieunternehmen Kraftwerksbau und -service Erdöl-Raffinerie Stahlproduktion Chemieunternehmen Netzknotenpunkt -380 kV Anschluss - 110 kV Anschluss Exploration, Produktion, Vermarktung von Erdöl/Erdgas Pipelineservice 18 Systemintegration (Lang- und Kurzzeitspeicher) mit GuD-Kraftwerk Wirkleistung, P Elektrisches Netz Blindleistung, Q Windpark Peakshaver i(t) z.B. HT-Batterie alternativ i≈konst. Elektrolyse Versorgungsqualität Wärmeintegration O2 Generator des Kernkraftwerkes H2 O2-Speicher GuD Kraftwerk Phasenschieberbetrieb Gasförmige und flüssige Energieträger z.B. CH4, GtL (Methanol/Ethanol) Gasnetz Synthesen H2 H2 Energie Speicher Röhrenspeicher/ Kaverne H2 max.50% H2 CO/CO2 HT-Batterie: Hochtemperaturbatterie GuD: Gas- und Dampfkraftwerk 19 Vielen Dank! 20
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