Post on 13-Mar-2021
Institut für Elektrische Energietechnik
Prof. Dr.-Ing. habil. Ingo Stadler
Energiespeicher
Institut für Elektrische Energietechnik
Prof. Dr.-Ing. habil. Ingo Stadler
InhaltSpeicherbedarf
Speichertechnologien
Können Speicher den so unbeliebten Netzausbau ersetzen?
Benötigen wir in Zukunft Energiespeicher?Benötigten wir in der Vergangenheit keine Energiespeicher?Wenn ja, wann und wie viele?
Stromspeicher… und vieles mehr
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Ab wann brauchen wir Speicher?Derzeit entsteht eher der Eindruck, dass sich der Speicherbedarf verringertPhotovoltaik entzieht Pumpspeichern die Geschäftsgrundlage
Eher ein vorübergehender EffektIn Zukunft steigt der Speicherbedarf mit Sicherheit
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Erneuerbare Erzeugung (20%) und Verbrauch 2010 Deutschland
Rot:Last 2010
Grün:wind + solar 2010
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Erneuerbare Erzeugung (40%) und Verbrauch 2010 Deutschland
Sind bei 40% Wind und Solar Speicher vertretbar?Wohl eher nicht (bei idealen Komplementär-kraftwerkenSo können gerade unflexible Kohlekraftwerke Steigbügelhalter für frühe Speicher werden
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Erneuerbare Erzeugung (60%) und Verbrauch 2010 Deutschland
Bei 60%?Schon eherOder ist Lückendeckung über schnelle Gaskraftwerke günstiger?
Aber nicht, um noch die letzte kWh zu nutzen(Kritikpunkt an dena II-Netzstudie der vollständigen Integration)
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Erneuerbare Erzeugung (80%) und Verbrauch 2010 Deutschland
Bei 80%?zweifellos
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Erneuerbare Erzeugung (100%) und Verbrauch 2010 Deutschland
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Erneuerbare Erzeugung (120%) und Verbrauch 2010 Deutschland
Wieso 120%?Rein erneuerbare Energieversorgungs-systeme haben aus Effizienzgründen immer eine ÜberversorgungJe günstiger die erneuerbaren Technologien werden desto mehr lohnt Überproduktion im Vgl. zu Speicherung
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Einer der meist gehörten Aussagen von
Energiewende-Zweiflern:
„Ja, wenn das
Energiespeicher-Problem
gelöst wäre, …
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Benötigen wir heute
(und in der Vergangenheit)
keine Energiespeicher?
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Unser Stromversorgungssystem – ein Knochen?
Erz
eugu
ng Verbrauch
Übertragung, Verteilung
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Unser Stromversorgungssystem – ein Knochen?
Erz
eugu
ng
Übertragung, Verteilung
Verbrauch
Pumpspeicher
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Unser Stromversorgungssystem – ein Knochen?
Erz
eugu
ng
Übertragung, Verteilung
Verbrauch
Pumpspeicher
Kohlehalde
Kohleförderung Kohlelagerung
Kohletransport
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Unser Stromversorgungssystem – ein Knochen?
Erz
eugu
ng
Übertragung, Verteilung
Verbrauch
Pumpspeicher
Kohlehalde
Kohleförderung Kohlelagerung
Kohletransport
Erdgasnetz
Erdgasspeicher
Naturgasförderung
Entschwefelung, CO2-Abtrennung
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Unser Stromversorgungssystem – ein Knochen?
Erz
eugu
ng
Übertragung, Verteilung
Verbrauch
Pumpspeicher
Kohlehalde
Kohleförderung Kohlelagerung
Kohletransport
Erdgasnetz
Erdgasspeicher
Naturgasförderung
Entschwefelung, CO2-Abtrennung
Erdölpipelines,Erdöltanker
Raffinerie
Ölspeicher
Erdölförderung
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Unser Stromversorgungssystem – ein Knochen?
Erz
eugu
ng
Übertragung, Verteilung
Verbrauch
Pumpspeicher
Kohlehalde
Kohleförderung Kohlelagerung
Kohletransport
Erdgasnetz
Erdgasspeicher
Naturgasförderung
Entschwefelung, CO2-Abtrennung
Erdölpipelines,Erdöltanker
Raffinerie
Ölspeicher
Erdölförderung
Uranerz Uran-235 Urananreicherung
Lagerung Brennelementfertigung
Brennelement-lagerung
Ich habe Inkontinenz. Und das bei 24.000 Jahren Halbwertszeit. Das zieht sich.
Quelle: stunksitzung.de
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Unser Stromversorgungssystem – ein Knochen?
Erz
eugu
ng
Übertragung, Verteilung
Verbrauch
Pumpspeicher
Kohlehalde
Kohleförderung Kohlelagerung
Kohletransport
Erdgasnetz
Erdgasspeicher
Naturgasförderung
Entschwefelung, CO2-Abtrennung
Erdölpipelines,Erdöltanker
Raffinerie
Ölspeicher
Erdölförderung
Uranerz Uran-235 Urananreicherung
Lagerung Brennelementfertigung
Brennelement-lagerung
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Kein Knochen – Eine Schweinshaxe
Verbrauch
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Kein Knochen – Eine Schweinshaxe
Verbrauch
Biogas
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Kein Knochen – Eine Schweinshaxe
Verbrauch
Biogas
KondensatorenSpulen
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Kein Knochen – Eine Schweinshaxe
Verbrauch
KondensatorenSpulen
Biogas
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Kein Knochen – Eine Schweinshaxe
Verbrauch
Biogas
Schwungradspeicher
KondensatorenSpulen
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Kein Knochen – Eine Schweinshaxe
Verbrauch
Schwungradspeicher
KondensatorenSpulen
Biogas
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Kein Knochen – Eine Schweinshaxe
Verbrauch
Biogas
Druckluftspeicher
Batterien
Schwungradspeicher
KondensatorenSpulen
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Kein Knochen – Eine Schweinshaxe
Verbrauch
Druckluftspeicher
Batterien
Schwungradspeicher
KondensatorenSpulen
Biogas
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Kein Knochen – Eine Schweinshaxe
Verbrauch
Biogas
Druckluftspeicher
Batterien
Schwungradspeicher
KondensatorenSpulen
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Große Vielfalt elektrochemischer Energiespeicher (Batterien)
Bleibatterien
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Große Vielfalt elektrochemischer Energiespeicher (Batterien)
BleibatterienAlkalische Batterien
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Große Vielfalt elektrochemischer Energiespeicher (Batterien)
BleibatterienAlkalische BatterienNatrium-Schwefel Batterien
Institut für Elektrische Energietechnik
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Große Vielfalt elektrochemischer Energiespeicher (Batterien)
BleibatterienAlkalische BatterienNatrium-Schwefel BatterienRedox-Flow Batterien
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Große Vielfalt elektrochemischer Energiespeicher (Batterien)
BleibatterienAlkalische BatterienNatrium-Schwefel BatterienRedox-Flow BatterienLithium Batterien
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Kein Knochen – Eine Schweinshaxe
Verbrauch
Biogas
Druckluftspeicher
Batterien
Wasserstoffspeicher
Schwungradspeicher
KondensatorenSpulen
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Pumped Hydro
Wind Hydro Biomass
ElectricityGas
Import
Import
District Heating
Gas Storage
Storage Heating
H2 ?
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Pumped Hydro
Wind Hydro Biomass
ElectricityGas
Import
District Heating
Gas Storage
Storage Heating
OHCHCOH 24224 +↔+
+
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Kein Knochen – Eine Schweinshaxe
Verbrauch
Biogas
Druckluftspeicher
Batterien
Wasserstoffspeicher
Schwungradspeicher
KondensatorenSpulen
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Kein Knochen – Eine Schweinshaxe
Erz
eugu
ng
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Unser Stromversorgungssystem – ein Knochen
Erz
eugu
ng
Übertragung, Verteilung
Verbrauch
Pumpspeicher
Druckluftspeicher
Batterien
Wasserstoffspeicher
Schwungradspeicher
KondensatorenSpulen
Kohlehalde
Kohleförderung Kohlelagerung
Kohletransport
Erdgasnetz
Erdgasspeicher
Naturgasförderung
Entschwefelung, CO2-Abtrennung
Erdölpipelines,Erdöltanker
Raffinerie
Ölspeicher
Erdölförderung
Uranerz Uran-235 Urananreicherung
Lagerung Brennelementfertigung
Brennelement-lagerung
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Unser Stromversorgungssystem – ein Knochen
Erz
eugu
ng
Übertragung, Verteilung
Verbrauch
Pumpspeicher
Druckluftspeicher
Batterien
Wasserstoffspeicher
Schwungradspeicher
KondensatorenSpulen
Kohlehalde
Kohleförderung Kohlelagerung
Kohletransport
SpeicherheizungenErdgasnetz
Erdgasspeicher
Naturgasförderung
Entschwefelung, CO2-Abtrennung
Erdölpipelines,Erdöltanker
Raffinerie
Ölspeicher
Erdölförderung
Uranerz Uran-235 Urananreicherung
Lagerung Brennelementfertigung
Brennelement-lagerung
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Unser Stromversorgungssystem – ein Knochen
Erz
eugu
ng
Übertragung, Verteilung
Verbrauch
Speicherheizungen
Pumpspeicher
Druckluftspeicher
Batterien
Wasserstoffspeicher
Schwungradspeicher
KondensatorenSpulen
Kälteanwendungen
Wärmeanwendungen
Umwälzpumpen
Lüftungsanlagen
Druckluft i. d. Industrie
Kohlehalde
Kohleförderung Kohlelagerung
Kohletransport
Erdgasnetz
Erdgasspeicher
Naturgasförderung
Entschwefelung, CO2-Abtrennung
Erdölpipelines,Erdöltanker
Raffinerie
Ölspeicher
Erdölförderung
Uranerz Uran-235 Urananreicherung
Lagerung Brennelementfertigung
Brennelement-lagerung
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Unser Stromversorgungssystem – ein Knochen
Erz
eugu
ng
Übertragung, Verteilung
Verbrauch
Speicherheizungen
Pumpspeicher
Druckluftspeicher
Batterien
Wasserstoffspeicher
Schwungradspeicher
KondensatorenSpulen
Kälteanwendungen
Wärmeanwendungen
Umwälzpumpen
Lüftungsanlagen
Druckluft i. d. Industrie
Kohlehalde
Kohleförderung Kohlelagerung
Kohletransport
KWK mit Wärmespeicherung
Erdgasnetz
Erdgasspeicher
Naturgasförderung
Entschwefelung, CO2-Abtrennung
Erdölpipelines,Erdöltanker
Raffinerie
Ölspeicher
Erdölförderung
Uranerz Uran-235 Urananreicherung
Lagerung Brennelementfertigung
Brennelement-lagerung
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Unser Stromversorgungssystem – ein Knochen
Erz
eugu
ng
Übertragung, Verteilung
Verbrauch
Speicherheizungen
Pumpspeicher
Druckluftspeicher
Batterien
Wasserstoffspeicher
Schwungradspeicher
KondensatorenSpulen
Kälteanwendungen
Wärmeanwendungen
Umwälzpumpen
Lüftungsanlagen
Druckluft i. d. Industrie
Kohlehalde
Kohleförderung Kohlelagerung
Kohletransport
KWK mit Wärmespeicherung
Wärmepumpen mit Wärmespeicherung
Erdgasnetz
Erdgasspeicher
Naturgasförderung
Entschwefelung, CO2-Abtrennung
Erdölpipelines,Erdöltanker
Raffinerie
Ölspeicher
Erdölförderung
Uranerz Uran-235 Urananreicherung
Lagerung Brennelementfertigung
Brennelement-lagerung
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Energiespeicherung – keine neues Thema
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Energiespeicherung heute in Deutschland
40 GW / 320 GWh
5,5 GW33 GWh
Die Einführung der Speicherheizung war ein
frühes Smart Grid
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Erneuerbare Erzeugung (120%)
AbregelungStrategische StromreserveNichtelektrischer Verbrauch
VerkehrWärme
Speicherung jeglicher ArtOhne Diskriminierung
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Erneuerbare Erzeugung (120%)
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Erneuerbare Erzeugung (120%), Kurzzeitbereich < 1 Tag
Speicherheizung PumpspeicherDruckluftE-MobilitätBatterien…
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Erneuerbare Erzeugung (120%), Kurzzeitbereich < 3 Tage
DruckluftBatterienSpeicherheizung
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Erneuerbare Erzeugung (120%), Langzeitbereich > 5 Tage
WasserstoffSynthetisches Methan
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Speicher für Netzengpässe?
Sind Netzausbau und
Energiespeicher
Konkurrenten?
„Energiespeicher vermeiden den
teuren Netzausbau“FALSCH
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Speicher für Netzengpässe?
Sind Netzausbau und
Energiespeicher
Konkurrenten?
„Energiespeicher vermeiden den
teuren Netzausbau“
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Speicher für Netzengpässe?Fall Offshore-Windkraft
Relativ einfach:Wo noch kein Netz ist, muss eines hin, sonst bleibt der Strom wo er istDa kann der Energiespeicher nicht weiterhelfen
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Speicher für Netzengpässe?Fall Onshore-Windkraft (dezentral)
Nicht ganz so einfach:Benötigt kein Netz, weil nah am Verbraucher?Aber: in einer begrenzten Region fallen Windspitzen zur gleichen Zeit an
Quelle: hessen-energie
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Speicher für Netzengpässe?Fall Onshore-Windkraft (dezentral)
Nicht ganz so einfach:Benötigt kein Netz, weil nah am Verbraucher?Aber: in einer begrenzten Region fallen Windspitzen zur gleichen Zeit an
Quelle: hessen-energie
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Speicher für Netzengpässe?Fall Onshore-Windkraft (dezentral)
Nicht ganz so einfach:Benötigt kein Netz, weil nah am Verbraucher?Aber: in einer begrenzten Region fallen Windspitzen zur gleichen Zeit an
Quelle: hessen-energie
Institut für Elektrische Energietechnik
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Speicher für Netzengpässe?Fall Onshore-Windkraft (dezentral)
Nicht ganz so einfach:Benötigt kein Netz, weil nah am Verbraucher?Aber: in einer begrenzten Region fallen Windspitzen zur gleichen Zeit an
Passt nicht mehr durchs Netz
Quelle: hessen-energie
Institut für Elektrische Energietechnik
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Speicher für Netzengpässe?Fall Onshore-Windkraft (dezentral)
Nicht ganz so einfach:Benötigt kein Netz, weil nah am Verbraucher?Aber: in einer begrenzten Region fallen Windspitzen zur gleichen Zeit an
Passt nicht mehr durchs NetzGroße Batterie dazu
Quelle: hessen-energie
Institut für Elektrische Energietechnik
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Speicher für Netzengpässe?Fall Onshore-Windkraft (dezentral)
Nicht ganz so einfach:Benötigt kein Netz, weil nah am Verbraucher?Aber: in einer begrenzten Region fallen Windspitzen zur gleichen Zeit an
Passt nicht mehr durchs NetzGroße Batterie dazu
X
Quelle: hessen-energie
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Speicher für Netzengpässe?Fall Onshore-Windkraft (dezentral)
Nicht ganz so einfach:Benötigt kein Netz, weil nah am Verbraucher?Aber: in einer begrenzten Region fallen Windspitzen zur gleichen Zeit an
Passt nicht mehr durchs NetzGroße Batterie dazu
XStrom wird hier oder anderswo im Netz benötigt
Quelle: hessen-energie
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Speicher für Netzengpässe?Fall Onshore-Windkraft (dezentral)
Nicht ganz so einfach:Benötigt kein Netz, weil nah am Verbraucher?Aber: in einer begrenzten Region fallen Windspitzen zur gleichen Zeit an
Passt nicht mehr durchs NetzGroße Batterie dazu
XStrom wird hier oder anderswo im Netz benötigt
Quelle: hessen-energie
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Speicher für Netzengpässe?Fall Onshore-Windkraft (dezentral)
Nicht ganz so einfach:Benötigt kein Netz, weil nah am Verbraucher?Aber: in einer begrenzten Region fallen Windspitzen zur gleichen Zeit an
Passt nicht mehr durchs NetzGroße Batterie dazu
XStrom wird hier oder anderswo im Netz benötigt
Dann braucht eben auch dezentrale Windkraft Netzausbau
Quelle: hessen-energie
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Prof. Dr.-Ing. habil. Ingo Stadler
Speicher für Netzengpässe?Fall Onshore-Windkraft (dezentral)
Nicht ganz so einfach:Benötigt kein Netz, weil nah am Verbraucher?Aber: in einer begrenzten Region fallen Windspitzen zur gleichen Zeit an
Nicht die Batterie
Sondern Elektro-autos und DemandSide Manage-ment
Dann braucht eben auch dezentrale Windkraft Netzausbau
Quelle: hessen-energie
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Speicher für Netzengpässe?
Sind Netzausbau und Energiespeicher Konkurrenten?
NEIN
Netze schaffen den Ausgleich,
wenn Ort von Erzeugung und Verbrauch nicht übereinstimmen
Energiespeicher schaffen den
Ausgleich, wenn Zeit von
Erzeugung und Verbrauch nicht
übereinstimmen
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Prof. Dr.-Ing. habil. Ingo Stadler
Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit