Pumpspeicherkraftwerke und ihre Rolle bei der Umsetzung der Energiewende Energieagentur des Landkreises Bautzen, Berufsakademie Bautzen – 2. Symposium Energiespeicher Dipl.-Ing. (FH), M.Sc. Matthias Gehling Geschäftsführer, VEE Sachsen e.V. 19.03.2015, Bautzen Inhalt 19. März 2015 1. Einleitung 2. Klima und Energie 3. Pumpspeicher 4 Fazit Pumpspeicherkraftwerke und ihre Rolle bei der Umsetzung der Energiewende 2 / 27 2 Klima und Energie 1992, Rio de Janeiro: UNO-Konferenz Umwelt und Entwicklung Ergebnisse, Deklarationen zu: Umwelt und Entwicklung Klimaschutz Biodiversität Wald Agenda 21 Bekämpfung Wüstenbildung 1997, Kyoto Protokoll rechtsverbindliche Begrenzungs- und Verringerungsverpflichtungen für Industrieländer 19. März 2015 Pumpspeicherkraftwerke und ihre Rolle bei der Umsetzung der Energiewende 3 / 27 2 Klima und Energie 1997, Kyoto Protokoll Treibhausgasen- Emissionen Verringerungsverpflichtungen Vertragsstaaten THG- Emissionen bis 2012 um mindestens 5,2 % unter das Niveau von 1990 19. März 2015 EU-Mitglied (EU-15) Luxemburg Dänemark Deutschland Österreich Großbritannien Belgien Italien Niederlande Finnland Frankreich Schweden Irland Spanien Griechenland Portugal Pumpspeicherkraftwerke und ihre Rolle bei der Umsetzung der Energiewende Reduktionsvorgabe -28% -21% -21% -13% -12,50% -7,50% -6,50% -6% 0% 0% 4% 13% 15% 25% 27% 4 / 27 2 Klima und Energie 19. März 2015 Pumpspeicherkraftwerke und ihre Rolle bei der Umsetzung der Energiewende 5 / 27 2 Klima und Energie IPCC 2° Ziel 19. März 2015 Pumpspeicherkraftwerke und ihre Rolle bei der Umsetzung der Energiewende 6 / 27 2 Klima und Energie 19. März 2015 Pumpspeicherkraftwerke und ihre Rolle bei der Umsetzung der Energiewende 7 / 27 2 Klima und Energie 19. März 2015 Pumpspeicherkraftwerke und ihre Rolle bei der Umsetzung der Energiewende 8 / 27 2 Klima und Energie Folgende Maßgaben sollen erreicht werden 1) Art. 2 UNFCCC - Einhaltung der 2-Grad-Grenze 2) Energieversorgungssicherheit, Wirtschaftlichkeit, Umweltfreundlichkeit Energieversorgungssicherheit Wirtschaftlichkeit Umweltfreundlichkeit 19. März 2015 Pumpspeicherkraftwerke und ihre Rolle bei der Umsetzung der Energiewende 9 / 27 2 Klima und Energie EU Klima Erneuerbare Energien Effizienz THG-Ausstoß zu 1990 Anteil Strom mind. Primärenergieverbrauch zu 2008 -20% 20% -20% -40% 27% Konsultationsverfahren -80% bis -95% - - Klima- u. Energiepaket (2008) Ziel bis 2020 EU-Weißbuch (2014) Ziel bis 2030 Low-Carbon Economy Roadmap (2011) Ziel bis 2050 19. März 2015 Pumpspeicherkraftwerke und ihre Rolle bei der Umsetzung der Energiewende 10 / 27 2 Klima und Energie D Klima Energiekonzept der THG-Ausstoß zu Bundesregierung 1990 mind. 2010 Erneuerbare Energien Anteil Strom mind. Effizienz Anteil gesamt Primärenergieve mind. rbrauch zu 2008 Ziel bis 2020 -40% 35% 18% -20% Ziel bis 2030 -55% 50% 30% - Ziel bis 2040 -70% 65% 45% - Ziel bis 2050 -80% bis -95% 80% 60% -50% 19. März 2015 Verkehr Strom Effiziente Endenergieve Energieproduk Elektrofahrzeug Gebäude und rbrauch zu tivität e Wärme 2005 -10% Anstieg um 2,1 % p. a. -25% Pumpspeicherkraftwerke und ihre Rolle bei der Umsetzung der Energiewende -20% Wärmebedarf -10% 1 Mio - - 6 Mio Jährl. GebäudeSanierungsrate von 1% (2008) auf 2% erhöhen - - Ziel 2050: klimaneutraler Gebäudebestand -40% - 11 / 27 2 Klima und Energie Sachsen Klima Ziel bis 2030 Ziel bis 2040 Ziel bis 2050 Effizienz Verkehr Haushalte Effiziente Elektrofahrz Primärenergie Endenergiev Energieprod Gebäude euge und Endenergie Reduzierung verbrauch zu Strom erbrauch zu uktivität und klimaneutra verbrauch zu 2010 2008 2005 Wärme le Mobilität 0% Energetische -18 % -25% Nutzung der Wärmebed (nur Anlagen 28% (bis "soll Braunkohle arf der -15% (gesamt) aus 2023) zunehmen" sichern und staatl. 25% (fossil) Nichtemmissio Treibhausgassp Liegenscha nshandel) * eicher (CCS) ften entwickeln Anstieg um 1,2% bis 1,5 % p. a. Energie- und CO2-Ausstoß Anteil Strom Klimaprogramm zu 2009 mind. Sachsen 2013 Ziel bis 2020 Konventionelle Energien Erneuerbare Energien Anm.: Der Haushalts- und der Transportsektor gehören zu wichtigen Emittenten,- die nicht unter das EU-ETS fallen - - Anteil gesamt mind. - - - - - - - - - - - - - *) Anm: Rund 70 % der sächsischen CO2-Emissionen werden durch Kraftwerke und weitere Industrieanlagen emittiert. Hier durch das wenig wirksame Emmissionshandelssystem eine Reduzierung der THG-Emmissionen erreichen ist im Moment nicht möglich 19. März 2015 Pumpspeicherkraftwerke und ihre Rolle bei der Umsetzung der Energiewende 12 / 27 Stromverbrauch und Anteil Erneuerbarer Energien in Sachsen (1996 – 2012) 20.825 16,7% 20,2% 21,9% 16,0% 20% 2,08 Mrd. kWh 15% 12.000 10.000 10% 8.000 20.150 19.582 2.000 19.355 20.477 4.000 18.857 6.000 20.165 Stromverbrauch in GWh 14.000 0 5% 0% 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012* 2012* : EE- Daten hochgerechnet Quelle : StaLA, Schlegel, Februar 2013 Stromverbrauch erneuerbare Energien Anteil Erneuerbare Energien in % 20.306 14,4% 19.821 19.260 17.792 17.237 16.810 16.000 17.272 18.000 18.895 Ziel nach Energie und Klimaprogramm 28% bis 2023 18.560 20.000 25% EE-Anteil Sachsen 18.385 22.000 2 Klima und Energie 19. März 2015 Pumpspeicherkraftwerke und ihre Rolle bei der Umsetzung der Energiewende 14 / 27 2 Klima und Energie 19. März 2015 Pumpspeicherkraftwerke und ihre Rolle bei der Umsetzung der Energiewende 15 / 27 2 Klima und Energie 19. März 2015 Pumpspeicherkraftwerke und ihre Rolle bei der Umsetzung der Energiewende 16 / 27 2 Klima und Energie Installierte Leistung Erneuerbarer Energien in Deutschland 2014 188 GW gesamt 93 GW Erneuerbare Energien Bruttostromerzeugung in Deutschland 2014 610 Mrd. kWh gesamt (610 TWh) davon 157 Mrd. kWh Erneuerbare Energien (25,8%) 19. März 2015 Pumpspeicherkraftwerke und ihre Rolle bei der Umsetzung der Energiewende 17 / 27 2 Klima und Energie Jährliche Stromerzeugung aus konventionellen Kraftwerken nimmt ab (Atomausstiegbeschluss, 2015 Grafenrheinfeld) Fluktuierende Stromerzeugung Erneuerbarer Energien nimmt zu 19. März 2015 Pumpspeicherkraftwerke und ihre Rolle bei der Umsetzung der Energiewende 18 / 27 3 Pumpspeicherkraftwerke Mögliche Lösungswege: 1) Stromeinsparpotenziale nutzen, Energieeffizienz 2) Anpassung des Stromverbrauchs an die fluktuierende Stromerzeugung auf der Nachfrageseite (DSM) 3) Ausbau der Netze, besonders Verteilnetze (dezentrale Infrastruktur) 4) Ausbau von Energiespeicherkapazitäten (für Strom aus Windenergie- und PV) Stromerzeugung und -verbrauch können dann zeitlich entkoppelt werden Vorhaltung konventioneller Stromerzeugungskapazitäten kann verringert werden 19. März 2015 Pumpspeicherkraftwerke und ihre Rolle bei der Umsetzung der Energiewende 19 / 27 3 Pumpspeicherkraftwerke Eine Möglichkeit der Speicherung: Pumpspeicherktaftwerke Stromeinsparpotenziale nutzen, Energieeffizienz 19. März 2015 Pumpspeicherkraftwerke und ihre Rolle bei der Umsetzung der Energiewende 20 / 27 3 Pumpspeicherkraftwerke Pumpspeicherktaftwerk, Beispiel Spanien (Malaga) 19. März 2015 Pumpspeicherkraftwerke und ihre Rolle bei der Umsetzung der Energiewende 21 / 27 3 Pumpspeicherkraftwerke Verluste und Wirkungsgrade einer Pumpspeicheranlage 19. März 2015 Pumpspeicherkraftwerke und ihre Rolle bei der Umsetzung der Energiewende 22 / 27 3 Pumpspeicherkraftwerke Funktion und Vorteile Pumpspeicher 1) Energiespeicher ( 4TWh, 1996) 2) Sehr effizient Speicherform (Goldistahl 85%), ständig verfügbar 3) Schnell verfügbar (Kaltstartfähig, Goldisthal: Reaktionszeit 98 s) 4) Neben Speicherung auch Systemdienstleistung: Frequenzerhaltung 5) Phasenschieberbetrieb 6) Schnelles Abfangen von Leistungsspitzen 7) Jährlich Ausnutzung: etwa 2000 h/h 8) Im Moment Nachtstundenbetrieb um Grundlastkraftwerke besser auszunutzen 9) Zukunft: Ausgleich bei Stromerzeugung der EE (schon jetzt teilweise der Fall) 19. März 2015 Pumpspeicherkraftwerke und ihre Rolle bei der Umsetzung der Energiewende 23 / 27 3 Pumpspeicherkraftwerke Pumparbeit und Erzeugung in Deutschland am 05.01.1996 19. März 2015 Pumpspeicherkraftwerke und ihre Rolle bei der Umsetzung der Energiewende 24 / 27 3 Pumpspeicherkraftwerke Schluchseekraftwerke 19. März 2015 Pumpspeicherkraftwerke und ihre Rolle bei der Umsetzung der Energiewende 25 / 27 3 Pumpspeicherkraftwerke Pumparbeit und Erzeugung in Deutschland am 05.01.1996 19. März 2015 Pumpspeicherkraftwerke und ihre Rolle bei der Umsetzung der Energiewende 26 / 27 3 Pumpspeicherkraftwerke Schluchseekraftwerke 19. März 2015 Pumpspeicherkraftwerke und ihre Rolle bei der Umsetzung der Energiewende 27 / 27 3 Pumpspeicherkraftwerke Pumpspeicherkraftwerke in Deutschland Leistung Rang Name Arbeit in MW in MWh Bauzeit, Inbetriebnahme Bundesland 1 Pumpspeicherwerk Goldisthal Thüringen 1.060,00 8.480 2003 2 Pumpspeicherwerk Markersbach Sachsen 1.050,00 4.018 1970–1981 / 1979 3 Schluchseewerk: Kraftwerk Wehr Baden-Württemberg 980 6.073 1975 4 Pumpspeicherwerk Waldeck II Hessen 480 3.428 1969–1974 5 Schluchseewerk: Kavernenkraftwerk Bad Säckingen Baden-Württemberg 370 2.064 1967 6 Pumpspeicherwerk Hohenwarte II Thüringen 320 2.087 1956/1963, 1966 in Betrieb 7 Pumpspeicherwerk Erzhausen an der Leine Niedersachsen 220 940 1964 8 Schluchseewerk: Kraftwerk Witznau Baden-Württemberg 220 626 1939–1950 (vollständige Inbetriebnahme 1950) 9 Pumpspeicherkraftwerk Happurg bei Nürnberg Bayern 160 900 1956–1958 10 Schluchseewerk: Kraftwerk Waldshut Baden-Württemberg 160 402 1951 19. März 2015 Pumpspeicherkraftwerke und ihre Rolle bei der Umsetzung der Energiewende 28 / 27 3 Pumpspeicherkraftwerke Pumpspeicherkraftwerke in Deutschland Leistung Rang Name Bundesland 11 Pumpspeicherkraftwerk Langenprozelten bei Gemünden am Main (Franken) Bayern 12 Koepchenwerk (neu) in Herdecke Nordrhein-Westfalen Arbeit in MW in MWh Bauzeit, Inbetriebnahme 160 950 1976 153 590 1989 13 Pumpspeicherwerk Waldeck I Hessen 140 478 1933 14 Pumpspeicherwerk Rönkhausen in Finnentrop Nordrhein-Westfalen 140 690 1969 Bayern 135 404 1951–1961 Sachsen 120 591 1930 Kraftwerksgruppe Jansen an der Pfreimd mit 15 Pumpspeicherwerk Tanzmühle 25,2 MW Pumpspeicherwerk Reisach 98,3 MW und Ausgleichswerk Trausnitz 16 19. März 2015 Pumpspeicherwerk Niederwartha in Dresden Pumpspeicherkraftwerke und ihre Rolle bei der Umsetzung der Energiewende 29 / 27 3 Pumpspeicherkraftwerke Pumpspeicherkraftwerke in Deutschland In Deutschland ist eine Pumpspeicherleistung von etwa 7 GW (Gigawatt) installiert. Die Speicherkapazitäten reichen dabei täglich für 4–8 Stunden Dauerbetrieb. Daraus ergab sich 2010 eine Gesamtspeicherkapazität von etwa 40 GWh.[1][2][3] Im Jahr 2006 erzeugten die deutschen Pumpspeicherkraftwerke 4.042 GWh elektrischer Energie. Dem stand eine Pumparbeit von 5.829 GWh gegenüber, so (Wirkungsgrad bei etwa 70 %).[4] Quelle: Wikipedia 19. März 2015 Pumpspeicherkraftwerke und ihre Rolle bei der Umsetzung der Energiewende 30 / 27 4 Fazit Fazit Pumpspeicherkraftwerke sind sehr wichtig für die Energiewende Sie sollten in Zukunft der Infrastruktur (Netzen) und nicht den Stromerzeugern zugeordnet werden Einige Kraftwerke, die nur sehr wenig genutzt werden (Niederwartha) sollten im Sinne der Energiewende ertüchtigt werden 19. März 2015 Pumpspeicherkraftwerke und ihre Rolle bei der Umsetzung der Energiewende 31 / 27 4 Fragen Dankeschön 19. März 2015 Pumpspeicherkraftwerke und ihre Rolle bei der Umsetzung der Energiewende 32 / 27
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