Vortrag Engel - Forum 12 - Speicher Netze Steuerung - VOLLER ENERGIE 2013
59
Tomi Engel Systemfragen der Stromspeicherung … ein Baustein der Energiewende Mannheim - 16.03.2013
-
Upload
metropolsolar -
Category
Documents
-
view
481 -
download
0
description
Transcript of Vortrag Engel - Forum 12 - Speicher Netze Steuerung - VOLLER ENERGIE 2013
Tomi Engel
Systemfragen der Stromspeicherung… ein Baustein der Energiewende
Mannheim - 16.03.2013
Tomi Engel
Systemfragen der Stromspeicherung… ein Baustein der Energiewende
Mannheim - 16.03.2013
Tom
i Eng
el -
Fac
haus
schu
ss “
Sola
re M
obili
tät”
Syst
emfr
agen
der
Str
omsp
eich
erun
g
MobilitätWärmeStromNahrung
Tom
i Eng
el -
Fac
haus
schu
ss “
Sola
re M
obili
tät”
Syst
emfr
agen
der
Str
omsp
eich
erun
g
Strom
Tom
i Eng
el -
Fac
haus
schu
ss “
Sola
re M
obili
tät”
Syst
emfr
agen
der
Str
omsp
eich
erun
g
EE-Erzeugung … Anlagenbestand
23 GW
5 GW
29 GW
kW(peak)
Quelle: www.energymap.info - Stand Feb. 2012
Tom
i Eng
el -
Fac
haus
schu
ss “
Sola
re M
obili
tät”
Syst
emfr
agen
der
Str
omsp
eich
erun
g
Strukturaspekt ... dezentrale Einspeisung
Quelle: www.energymap.info - Stand Feb. 2012
Tom
i Eng
el -
Fac
haus
schu
ss “
Sola
re M
obili
tät”
Syst
emfr
agen
der
Str
omsp
eich
erun
g
Strukturaspekt ... dezentrale Einspeisung
30 %
70 %
= Nieder- und Mittelspannung
Quelle: www.energymap.info - Stand Feb. 2012
Tom
i Eng
el -
Fac
haus
schu
ss “
Sola
re M
obili
tät”
Syst
emfr
agen
der
Str
omsp
eich
erun
g
Strukturaspekt ... dezentrale Einspeisung
50 %
50 %
= Nieder- und Mittelspannung
Quelle: www.energymap.info - Stand Feb. 2012
Tom
i Eng
el -
Fac
haus
schu
ss “
Sola
re M
obili
tät”
Syst
emfr
agen
der
Str
omsp
eich
erun
g
Strukturaspekt ... dezentrale Einspeisung
13 %
87 %
= Nieder- und Mittelspannung
Quelle: www.energymap.info - Stand Feb. 2012
Tom
i Eng
el -
Fac
haus
schu
ss “
Sola
re M
obili
tät”
Syst
emfr
agen
der
Str
omsp
eich
erun
g
Strukturaspekt ... dezentrale Einspeisung
4 %
96 %
= Nieder- und Mittelspannung
Quelle: www.energymap.info - Stand Feb. 2012
Tom
i Eng
el -
Fac
haus
schu
ss “
Sola
re M
obili
tät”
Syst
emfr
agen
der
Str
omsp
eich
erun
g
Strukturaspekt ... dezentrale Einspeisung
96 %
Welche Bedeutung haben da Höchstspannungstrassen?
Quelle: www.energymap.info - Stand Feb. 2012
Tom
i Eng
el -
Fac
haus
schu
ss “
Sola
re M
obili
tät”
Syst
emfr
agen
der
Str
omsp
eich
erun
g
Strukturaspekt … Netztopologie
HöS
HS
NS/MS
ca. 1 - 5 GW
ca. 1 - 15 MW
ca. 0,1 - 0,5 GW
typische Übertragungsleistung je Leitungstrasse
Tom
i Eng
el -
Fac
haus
schu
ss “
Sola
re M
obili
tät”
Syst
emfr
agen
der
Str
omsp
eich
erun
g
Strukturaspekt … Netztopologie= = Overlay
HöS
HS
NS/MS
ca. 5 - 15 GW
ca. 1 - 5 GW
ca. 1 - 15 MW
ca. 0,1 - 0,5 GW
typische Übertragungsleistung je Leitungstrasse
Tom
i Eng
el -
Fac
haus
schu
ss “
Sola
re M
obili
tät”
Syst
emfr
agen
der
Str
omsp
eich
erun
g
Strukturaspekt … Netztopologie= =
100 GW PV !
Overlay
HöS
HS
NS/MS
ca. 5 - 15 GW
ca. 1 - 5 GW
ca. 1 - 15 MW
ca. 0,1 - 0,5 GW
typische Übertragungsleistung je Leitungstrasse
Tom
i Eng
el -
Fac
haus
schu
ss “
Sola
re M
obili
tät”
Syst
emfr
agen
der
Str
omsp
eich
erun
g
Strukturaspekt … Netztopologie
Gas ca. 10 - 30 GW
= = Overlay
HöS
HS
NS/MS
ca. 5 - 15 GW
ca. 1 - 5 GW
ca. 1 - 15 MW
ca. 0,1 - 0,5 GW
typische Übertragungsleistung je Leitungstrasse
Tom
i Eng
el -
Fac
haus
schu
ss “
Sola
re M
obili
tät”
Syst
emfr
agen
der
Str
omsp
eich
erun
g
Strukturaspekt … Netztopologie
Gas ca. 10 - 30 GW
HöS
HS
NS/MS
ca. 1 - 5 GW
ca. 1 - 15 MW
ca. 0,1 - 0,5 GW
typische Übertragungsleistung je Leitungstrasse
die “unteren” Teile werden in Zukunft immer wichtiger!
Tom
i Eng
el -
Fac
haus
schu
ss “
Sola
re M
obili
tät”
Syst
emfr
agen
der
Str
omsp
eich
erun
g
Lastausgleich
Tom
i Eng
el -
Fac
haus
schu
ss “
Sola
re M
obili
tät”
Syst
emfr
agen
der
Str
omsp
eich
erun
g
Jahre/Monate Stunden Minuten (Milli-)SekundenTage
LastausgleichSommer
Winter Tag Nacht
Sturm
Flaute
a : d : h : m : s
Tom
i Eng
el -
Fac
haus
schu
ss “
Sola
re M
obili
tät”
Syst
emfr
agen
der
Str
omsp
eich
erun
g
a : d : h : m : s
44 I 1–2012 I JANUAR–FEBRUAR
sem Ereignis gibt es einen massiven Ener-gieüberschuss. Hier hat man die Wahl zwischen „Windräder abschalten“ oder die elektrische Energie mit eher schlech-ten Wirkungsgraden (unter 50%) über den Umweg des Wasserstoffs oder des künstlichen Methans zumindest teilwei-se zu einem späteren Zeitpunkt wieder nutzbar zu machen. Strom ersetzt auf dieses Weise kostbare Kohlenwasserstoffe aus dem Sektor der Biomassenutzung.
Die Grafik von Bild 2 zeigt den Ver-lauf von Mangel und Überfluss über ein ganzes Jahr. Es fällt auf, dass im Som-mer die zeitlichen Abschnitte kürzer und die Wechsel häufiger sind, als im Winter. Zudem gibt es im Sommer tendenziell mehr Überangebot und im Winter mehr Mangel, der sich auch mal über Wochen hinziehen kann.
Lobenswert, aber …Die Analysen und Berechnungen der
Studie von UBA und IWES sind eine soli-de Ausgangsbasis für die bevorstehende Debatte um die Machbarkeit einer Ener-giewende und den Bedarf an Speicher-technologien.
Leider lässt die Studie auch einige der zentralen Fragen unangetastet. Es wird das Zieljahr 2050 beschrieben, doch wie kommen wir von heute dort hin? Welche Strategien sind in der Übergangsphase wichtig und bist wann müssen wir be-stimmte strategische Entscheidungen fällen? Wann müssen wir anfangen da-mit wir 2050 fertig sind? Entsprechende Vorschläge und Analysen hätten sicher-lich den Rahmen der Arbeit gesprengt, doch wird man hierauf noch Antworten geben müssen.
Und dann gibt es da die reale Gefahr, dass ein derartiges Szenario unwiderspro-chen als Faktum angesehen wird, obwohl es selber diesen Anspruch gar nicht er-hebt. Dennoch wird man auch die UBA-Studie zitieren, um zu belegen, dass wir für die Energiewende:
(neue) Pumpspeicher brauchen. massiv in die Wasserstoff- bzw. Me-thanproduktion einsteigen müssen.
die Gebäudeheizung auf Wärme-pumpen umstellen müssen.
Hier lohnt ein kritischer Blick.
Biomasse ist böse?Im UBA-Szenario wird im Jahr 2050 die
Biomasse in Form von Biogas in hoch ef-fizienten GuD-Kraftwerke verstromt und soll so 23 TWh Strom zum Gesamtsystem beitragen. Mehr nicht. Faktisch ist das ein dramatischer Rückgang zu heute, denn die Biomasse liefert bereits heute im Jahr 2011 mehr als 28 TWh EEG-Strom.
Auf Seite 56 erklären die Autoren war-um das Biomassepotential im Jahr 2050 so gering ist, denn es wird nur die Abfall-biomasse veranschlagt. Anbaubiomas-se wird „kritisch gesehen“ und deshalb komplett weggelassen. Leider klingt die Begründung sehr unwissenschaftlich und ist zudem noch inkonsistent. Denn es sol-len weitere Abfallbiomassepotentiale als Energie z.B. im Verkehrssektor genutzt werden. Welche Potentiale das sein sol-len, bleibt aber offen. Holz? Stroh?
Naturverträgliche Biomassenutzung im Zuge einer nachhaltigen Fruchtfolge gibt es für das UBA offenbar genauso wenig wie die Reduktion unseres exzessi-ven Fleischkonsums. Denn dann wären ja mindestens die Anbauflächen der Futter-mittel für Energiebiomasse verfügbar.
Sind Elektroautos gut oder böse?In der Studie werden durchaus große
Ziele für die E-Mobilität bis 2050 be-nannt. 10 Millionen Elektroautos mit je 40 kWh Akku und 200 Kilometer Reich-weite. Dazu kommen weitere 15 Mio. Plug-In-Hybride mit je 10 kWh Akku für bis zu 50 km. In Summe werden so 50% der PKW-Fahrleistung bedient und 50 TWh zusätzlicher Strom benötigt.
Alle Fahrzeuge sind zu 50% ihrer Zeit mit dem Netz verbunden und einige An-teile der Kapazitäten werden für die Last-verlagerung genutzt. Ambitioniert.
Ein Zitat von Seite 30 der Studie lässt jedoch tief blicken. Dort wird eine Ein-führung der Elektromobilität als „eher ungünstig“ beschrieben:
„Verliefe die Entwicklung der Elektro-mobilität langsamer, stünden zwar ge-
EE-Einspeisung und Last (Meteo-Jahr 2007, Dezember) Leistung (GW)
40
60
100
80
120
20
0
140
Tag1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31
PhotovoltaikOnshore-WindLaufwasserGeothermieBasislast Gesamtlast mit Lastmanagement
Bild 2: Betrachtet man ein ganzes Jahr, so ergibt sich dieses Bild der Mangel- und Über-schusszeiten. Im Sommer gibt es viele kurzzeitige Überschüsse (blau) und im Winter eher lange Abschnitte, die vom jeweiligen Wettertrend abhängen. Tendenziell sind die Winter-monate eher von einem hohen Bedarf an abrufbarer Energie (braun) geprägt.
Bild 1: Nach dem UBA-IWES Szenario wäre es — ohne die Nutzung von Kohlenwasserstoffen — im Dezember 2007 über eine Dauer von gut zwei Wochen zu einer massiven Unterde-ckung im Stromnetz gekommen. Gleichzeitig gäbe es aber in den Wochen davor und danach ein deutliches Überangebot.
Überschüsse (EE-Einspeisung > Last)
Residuallast mit allen Verbrauchern und Lastmanagement, nach PSW (Meteo-Jahr 2009)
Residuallast (GW)Überschüsse: -78,5 TWh
-40
-20
0
20
40
60
-60
-80
-100
-120
max. Residuallast: 57,3 GW
min. Residuallast: -60,7 GW
Jan Mar Dec MonatNovOctSepAugJunMayAprFeb Jul
Quel
le: F
raun
hofe
r IW
ESQu
elle
: Fra
unho
fer I
WES
Quelle: UBA Studie "100% EE - 2050" - FhG IWES - 2010
Tom
i Eng
el -
Fac
haus
schu
ss “
Sola
re M
obili
tät”
Syst
emfr
agen
der
Str
omsp
eich
erun
g
a : d : h : m : s
44 I 1–2012 I JANUAR–FEBRUAR
sem Ereignis gibt es einen massiven Ener-gieüberschuss. Hier hat man die Wahl zwischen „Windräder abschalten“ oder die elektrische Energie mit eher schlech-ten Wirkungsgraden (unter 50%) über den Umweg des Wasserstoffs oder des künstlichen Methans zumindest teilwei-se zu einem späteren Zeitpunkt wieder nutzbar zu machen. Strom ersetzt auf dieses Weise kostbare Kohlenwasserstoffe aus dem Sektor der Biomassenutzung.
Die Grafik von Bild 2 zeigt den Ver-lauf von Mangel und Überfluss über ein ganzes Jahr. Es fällt auf, dass im Som-mer die zeitlichen Abschnitte kürzer und die Wechsel häufiger sind, als im Winter. Zudem gibt es im Sommer tendenziell mehr Überangebot und im Winter mehr Mangel, der sich auch mal über Wochen hinziehen kann.
Lobenswert, aber …Die Analysen und Berechnungen der
Studie von UBA und IWES sind eine soli-de Ausgangsbasis für die bevorstehende Debatte um die Machbarkeit einer Ener-giewende und den Bedarf an Speicher-technologien.
Leider lässt die Studie auch einige der zentralen Fragen unangetastet. Es wird das Zieljahr 2050 beschrieben, doch wie kommen wir von heute dort hin? Welche Strategien sind in der Übergangsphase wichtig und bist wann müssen wir be-stimmte strategische Entscheidungen fällen? Wann müssen wir anfangen da-mit wir 2050 fertig sind? Entsprechende Vorschläge und Analysen hätten sicher-lich den Rahmen der Arbeit gesprengt, doch wird man hierauf noch Antworten geben müssen.
Und dann gibt es da die reale Gefahr, dass ein derartiges Szenario unwiderspro-chen als Faktum angesehen wird, obwohl es selber diesen Anspruch gar nicht er-hebt. Dennoch wird man auch die UBA-Studie zitieren, um zu belegen, dass wir für die Energiewende:
(neue) Pumpspeicher brauchen. massiv in die Wasserstoff- bzw. Me-thanproduktion einsteigen müssen.
die Gebäudeheizung auf Wärme-pumpen umstellen müssen.
Hier lohnt ein kritischer Blick.
Biomasse ist böse?Im UBA-Szenario wird im Jahr 2050 die
Biomasse in Form von Biogas in hoch ef-fizienten GuD-Kraftwerke verstromt und soll so 23 TWh Strom zum Gesamtsystem beitragen. Mehr nicht. Faktisch ist das ein dramatischer Rückgang zu heute, denn die Biomasse liefert bereits heute im Jahr 2011 mehr als 28 TWh EEG-Strom.
Auf Seite 56 erklären die Autoren war-um das Biomassepotential im Jahr 2050 so gering ist, denn es wird nur die Abfall-biomasse veranschlagt. Anbaubiomas-se wird „kritisch gesehen“ und deshalb komplett weggelassen. Leider klingt die Begründung sehr unwissenschaftlich und ist zudem noch inkonsistent. Denn es sol-len weitere Abfallbiomassepotentiale als Energie z.B. im Verkehrssektor genutzt werden. Welche Potentiale das sein sol-len, bleibt aber offen. Holz? Stroh?
Naturverträgliche Biomassenutzung im Zuge einer nachhaltigen Fruchtfolge gibt es für das UBA offenbar genauso wenig wie die Reduktion unseres exzessi-ven Fleischkonsums. Denn dann wären ja mindestens die Anbauflächen der Futter-mittel für Energiebiomasse verfügbar.
Sind Elektroautos gut oder böse?In der Studie werden durchaus große
Ziele für die E-Mobilität bis 2050 be-nannt. 10 Millionen Elektroautos mit je 40 kWh Akku und 200 Kilometer Reich-weite. Dazu kommen weitere 15 Mio. Plug-In-Hybride mit je 10 kWh Akku für bis zu 50 km. In Summe werden so 50% der PKW-Fahrleistung bedient und 50 TWh zusätzlicher Strom benötigt.
Alle Fahrzeuge sind zu 50% ihrer Zeit mit dem Netz verbunden und einige An-teile der Kapazitäten werden für die Last-verlagerung genutzt. Ambitioniert.
Ein Zitat von Seite 30 der Studie lässt jedoch tief blicken. Dort wird eine Ein-führung der Elektromobilität als „eher ungünstig“ beschrieben:
„Verliefe die Entwicklung der Elektro-mobilität langsamer, stünden zwar ge-
EE-Einspeisung und Last (Meteo-Jahr 2007, Dezember) Leistung (GW)
40
60
100
80
120
20
0
140
Tag1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31
PhotovoltaikOnshore-WindLaufwasserGeothermieBasislast Gesamtlast mit Lastmanagement
Bild 2: Betrachtet man ein ganzes Jahr, so ergibt sich dieses Bild der Mangel- und Über-schusszeiten. Im Sommer gibt es viele kurzzeitige Überschüsse (blau) und im Winter eher lange Abschnitte, die vom jeweiligen Wettertrend abhängen. Tendenziell sind die Winter-monate eher von einem hohen Bedarf an abrufbarer Energie (braun) geprägt.
Bild 1: Nach dem UBA-IWES Szenario wäre es — ohne die Nutzung von Kohlenwasserstoffen — im Dezember 2007 über eine Dauer von gut zwei Wochen zu einer massiven Unterde-ckung im Stromnetz gekommen. Gleichzeitig gäbe es aber in den Wochen davor und danach ein deutliches Überangebot.
Überschüsse (EE-Einspeisung > Last)
Residuallast mit allen Verbrauchern und Lastmanagement, nach PSW (Meteo-Jahr 2009)
Residuallast (GW)Überschüsse: -78,5 TWh
-40
-20
0
20
40
60
-60
-80
-100
-120
max. Residuallast: 57,3 GW
min. Residuallast: -60,7 GW
Jan Mar Dec MonatNovOctSepAugJunMayAprFeb Jul
Quel
le: F
raun
hofe
r IW
ESQu
elle
: Fra
unho
fer I
WES
Bedarf:ca. 14 TWh mit bis 50 GW
Quelle: UBA Studie "100% EE - 2050" - FhG IWES - 2010
Tom
i Eng
el -
Fac
haus
schu
ss “
Sola
re M
obili
tät”
Syst
emfr
agen
der
Str
omsp
eich
erun
g
a : d : h : m : s
44 I 1–2012 I JANUAR–FEBRUAR
sem Ereignis gibt es einen massiven Ener-gieüberschuss. Hier hat man die Wahl zwischen „Windräder abschalten“ oder die elektrische Energie mit eher schlech-ten Wirkungsgraden (unter 50%) über den Umweg des Wasserstoffs oder des künstlichen Methans zumindest teilwei-se zu einem späteren Zeitpunkt wieder nutzbar zu machen. Strom ersetzt auf dieses Weise kostbare Kohlenwasserstoffe aus dem Sektor der Biomassenutzung.
Die Grafik von Bild 2 zeigt den Ver-lauf von Mangel und Überfluss über ein ganzes Jahr. Es fällt auf, dass im Som-mer die zeitlichen Abschnitte kürzer und die Wechsel häufiger sind, als im Winter. Zudem gibt es im Sommer tendenziell mehr Überangebot und im Winter mehr Mangel, der sich auch mal über Wochen hinziehen kann.
Lobenswert, aber …Die Analysen und Berechnungen der
Studie von UBA und IWES sind eine soli-de Ausgangsbasis für die bevorstehende Debatte um die Machbarkeit einer Ener-giewende und den Bedarf an Speicher-technologien.
Leider lässt die Studie auch einige der zentralen Fragen unangetastet. Es wird das Zieljahr 2050 beschrieben, doch wie kommen wir von heute dort hin? Welche Strategien sind in der Übergangsphase wichtig und bist wann müssen wir be-stimmte strategische Entscheidungen fällen? Wann müssen wir anfangen da-mit wir 2050 fertig sind? Entsprechende Vorschläge und Analysen hätten sicher-lich den Rahmen der Arbeit gesprengt, doch wird man hierauf noch Antworten geben müssen.
Und dann gibt es da die reale Gefahr, dass ein derartiges Szenario unwiderspro-chen als Faktum angesehen wird, obwohl es selber diesen Anspruch gar nicht er-hebt. Dennoch wird man auch die UBA-Studie zitieren, um zu belegen, dass wir für die Energiewende:
(neue) Pumpspeicher brauchen. massiv in die Wasserstoff- bzw. Me-thanproduktion einsteigen müssen.
die Gebäudeheizung auf Wärme-pumpen umstellen müssen.
Hier lohnt ein kritischer Blick.
Biomasse ist böse?Im UBA-Szenario wird im Jahr 2050 die
Biomasse in Form von Biogas in hoch ef-fizienten GuD-Kraftwerke verstromt und soll so 23 TWh Strom zum Gesamtsystem beitragen. Mehr nicht. Faktisch ist das ein dramatischer Rückgang zu heute, denn die Biomasse liefert bereits heute im Jahr 2011 mehr als 28 TWh EEG-Strom.
Auf Seite 56 erklären die Autoren war-um das Biomassepotential im Jahr 2050 so gering ist, denn es wird nur die Abfall-biomasse veranschlagt. Anbaubiomas-se wird „kritisch gesehen“ und deshalb komplett weggelassen. Leider klingt die Begründung sehr unwissenschaftlich und ist zudem noch inkonsistent. Denn es sol-len weitere Abfallbiomassepotentiale als Energie z.B. im Verkehrssektor genutzt werden. Welche Potentiale das sein sol-len, bleibt aber offen. Holz? Stroh?
Naturverträgliche Biomassenutzung im Zuge einer nachhaltigen Fruchtfolge gibt es für das UBA offenbar genauso wenig wie die Reduktion unseres exzessi-ven Fleischkonsums. Denn dann wären ja mindestens die Anbauflächen der Futter-mittel für Energiebiomasse verfügbar.
Sind Elektroautos gut oder böse?In der Studie werden durchaus große
Ziele für die E-Mobilität bis 2050 be-nannt. 10 Millionen Elektroautos mit je 40 kWh Akku und 200 Kilometer Reich-weite. Dazu kommen weitere 15 Mio. Plug-In-Hybride mit je 10 kWh Akku für bis zu 50 km. In Summe werden so 50% der PKW-Fahrleistung bedient und 50 TWh zusätzlicher Strom benötigt.
Alle Fahrzeuge sind zu 50% ihrer Zeit mit dem Netz verbunden und einige An-teile der Kapazitäten werden für die Last-verlagerung genutzt. Ambitioniert.
Ein Zitat von Seite 30 der Studie lässt jedoch tief blicken. Dort wird eine Ein-führung der Elektromobilität als „eher ungünstig“ beschrieben:
„Verliefe die Entwicklung der Elektro-mobilität langsamer, stünden zwar ge-
EE-Einspeisung und Last (Meteo-Jahr 2007, Dezember) Leistung (GW)
40
60
100
80
120
20
0
140
Tag1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31
PhotovoltaikOnshore-WindLaufwasserGeothermieBasislast Gesamtlast mit Lastmanagement
Bild 2: Betrachtet man ein ganzes Jahr, so ergibt sich dieses Bild der Mangel- und Über-schusszeiten. Im Sommer gibt es viele kurzzeitige Überschüsse (blau) und im Winter eher lange Abschnitte, die vom jeweiligen Wettertrend abhängen. Tendenziell sind die Winter-monate eher von einem hohen Bedarf an abrufbarer Energie (braun) geprägt.
Bild 1: Nach dem UBA-IWES Szenario wäre es — ohne die Nutzung von Kohlenwasserstoffen — im Dezember 2007 über eine Dauer von gut zwei Wochen zu einer massiven Unterde-ckung im Stromnetz gekommen. Gleichzeitig gäbe es aber in den Wochen davor und danach ein deutliches Überangebot.
Überschüsse (EE-Einspeisung > Last)
Residuallast mit allen Verbrauchern und Lastmanagement, nach PSW (Meteo-Jahr 2009)
Residuallast (GW)Überschüsse: -78,5 TWh
-40
-20
0
20
40
60
-60
-80
-100
-120
max. Residuallast: 57,3 GW
min. Residuallast: -60,7 GW
Jan Mar Dec MonatNovOctSepAugJunMayAprFeb Jul
Quel
le: F
raun
hofe
r IW
ESQu
elle
: Fra
unho
fer I
WES
Bedarf:ca. 14 TWh mit bis 50 GW
Biogas + Erdgasnetz + Blockheizkraftwerke
Tom
i Eng
el -
Fac
haus
schu
ss “
Sola
re M
obili
tät”
Syst
emfr
agen
der
Str
omsp
eich
erun
g
a : d : h : m : s
44 I 1–2012 I JANUAR–FEBRUAR
sem Ereignis gibt es einen massiven Ener-gieüberschuss. Hier hat man die Wahl zwischen „Windräder abschalten“ oder die elektrische Energie mit eher schlech-ten Wirkungsgraden (unter 50%) über den Umweg des Wasserstoffs oder des künstlichen Methans zumindest teilwei-se zu einem späteren Zeitpunkt wieder nutzbar zu machen. Strom ersetzt auf dieses Weise kostbare Kohlenwasserstoffe aus dem Sektor der Biomassenutzung.
Die Grafik von Bild 2 zeigt den Ver-lauf von Mangel und Überfluss über ein ganzes Jahr. Es fällt auf, dass im Som-mer die zeitlichen Abschnitte kürzer und die Wechsel häufiger sind, als im Winter. Zudem gibt es im Sommer tendenziell mehr Überangebot und im Winter mehr Mangel, der sich auch mal über Wochen hinziehen kann.
Lobenswert, aber …Die Analysen und Berechnungen der
Studie von UBA und IWES sind eine soli-de Ausgangsbasis für die bevorstehende Debatte um die Machbarkeit einer Ener-giewende und den Bedarf an Speicher-technologien.
Leider lässt die Studie auch einige der zentralen Fragen unangetastet. Es wird das Zieljahr 2050 beschrieben, doch wie kommen wir von heute dort hin? Welche Strategien sind in der Übergangsphase wichtig und bist wann müssen wir be-stimmte strategische Entscheidungen fällen? Wann müssen wir anfangen da-mit wir 2050 fertig sind? Entsprechende Vorschläge und Analysen hätten sicher-lich den Rahmen der Arbeit gesprengt, doch wird man hierauf noch Antworten geben müssen.
Und dann gibt es da die reale Gefahr, dass ein derartiges Szenario unwiderspro-chen als Faktum angesehen wird, obwohl es selber diesen Anspruch gar nicht er-hebt. Dennoch wird man auch die UBA-Studie zitieren, um zu belegen, dass wir für die Energiewende:
(neue) Pumpspeicher brauchen. massiv in die Wasserstoff- bzw. Me-thanproduktion einsteigen müssen.
die Gebäudeheizung auf Wärme-pumpen umstellen müssen.
Hier lohnt ein kritischer Blick.
Biomasse ist böse?Im UBA-Szenario wird im Jahr 2050 die
Biomasse in Form von Biogas in hoch ef-fizienten GuD-Kraftwerke verstromt und soll so 23 TWh Strom zum Gesamtsystem beitragen. Mehr nicht. Faktisch ist das ein dramatischer Rückgang zu heute, denn die Biomasse liefert bereits heute im Jahr 2011 mehr als 28 TWh EEG-Strom.
Auf Seite 56 erklären die Autoren war-um das Biomassepotential im Jahr 2050 so gering ist, denn es wird nur die Abfall-biomasse veranschlagt. Anbaubiomas-se wird „kritisch gesehen“ und deshalb komplett weggelassen. Leider klingt die Begründung sehr unwissenschaftlich und ist zudem noch inkonsistent. Denn es sol-len weitere Abfallbiomassepotentiale als Energie z.B. im Verkehrssektor genutzt werden. Welche Potentiale das sein sol-len, bleibt aber offen. Holz? Stroh?
Naturverträgliche Biomassenutzung im Zuge einer nachhaltigen Fruchtfolge gibt es für das UBA offenbar genauso wenig wie die Reduktion unseres exzessi-ven Fleischkonsums. Denn dann wären ja mindestens die Anbauflächen der Futter-mittel für Energiebiomasse verfügbar.
Sind Elektroautos gut oder böse?In der Studie werden durchaus große
Ziele für die E-Mobilität bis 2050 be-nannt. 10 Millionen Elektroautos mit je 40 kWh Akku und 200 Kilometer Reich-weite. Dazu kommen weitere 15 Mio. Plug-In-Hybride mit je 10 kWh Akku für bis zu 50 km. In Summe werden so 50% der PKW-Fahrleistung bedient und 50 TWh zusätzlicher Strom benötigt.
Alle Fahrzeuge sind zu 50% ihrer Zeit mit dem Netz verbunden und einige An-teile der Kapazitäten werden für die Last-verlagerung genutzt. Ambitioniert.
Ein Zitat von Seite 30 der Studie lässt jedoch tief blicken. Dort wird eine Ein-führung der Elektromobilität als „eher ungünstig“ beschrieben:
„Verliefe die Entwicklung der Elektro-mobilität langsamer, stünden zwar ge-
EE-Einspeisung und Last (Meteo-Jahr 2007, Dezember) Leistung (GW)
40
60
100
80
120
20
0
140
Tag1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31
PhotovoltaikOnshore-WindLaufwasserGeothermieBasislast Gesamtlast mit Lastmanagement
Bild 2: Betrachtet man ein ganzes Jahr, so ergibt sich dieses Bild der Mangel- und Über-schusszeiten. Im Sommer gibt es viele kurzzeitige Überschüsse (blau) und im Winter eher lange Abschnitte, die vom jeweiligen Wettertrend abhängen. Tendenziell sind die Winter-monate eher von einem hohen Bedarf an abrufbarer Energie (braun) geprägt.
Bild 1: Nach dem UBA-IWES Szenario wäre es — ohne die Nutzung von Kohlenwasserstoffen — im Dezember 2007 über eine Dauer von gut zwei Wochen zu einer massiven Unterde-ckung im Stromnetz gekommen. Gleichzeitig gäbe es aber in den Wochen davor und danach ein deutliches Überangebot.
Überschüsse (EE-Einspeisung > Last)
Residuallast mit allen Verbrauchern und Lastmanagement, nach PSW (Meteo-Jahr 2009)
Residuallast (GW)Überschüsse: -78,5 TWh
-40
-20
0
20
40
60
-60
-80
-100
-120
max. Residuallast: 57,3 GW
min. Residuallast: -60,7 GW
Jan Mar Dec MonatNovOctSepAugJunMayAprFeb Jul
Quel
le: F
raun
hofe
r IW
ESQu
elle
: Fra
unho
fer I
WES
Quelle: UBA Studie "100% EE - 2050" - FhG IWES - 2010
Tom
i Eng
el -
Fac
haus
schu
ss “
Sola
re M
obili
tät”
Syst
emfr
agen
der
Str
omsp
eich
erun
g
a : d : h : m : s
44 I 1–2012 I JANUAR–FEBRUAR
sem Ereignis gibt es einen massiven Ener-gieüberschuss. Hier hat man die Wahl zwischen „Windräder abschalten“ oder die elektrische Energie mit eher schlech-ten Wirkungsgraden (unter 50%) über den Umweg des Wasserstoffs oder des künstlichen Methans zumindest teilwei-se zu einem späteren Zeitpunkt wieder nutzbar zu machen. Strom ersetzt auf dieses Weise kostbare Kohlenwasserstoffe aus dem Sektor der Biomassenutzung.
Die Grafik von Bild 2 zeigt den Ver-lauf von Mangel und Überfluss über ein ganzes Jahr. Es fällt auf, dass im Som-mer die zeitlichen Abschnitte kürzer und die Wechsel häufiger sind, als im Winter. Zudem gibt es im Sommer tendenziell mehr Überangebot und im Winter mehr Mangel, der sich auch mal über Wochen hinziehen kann.
Lobenswert, aber …Die Analysen und Berechnungen der
Studie von UBA und IWES sind eine soli-de Ausgangsbasis für die bevorstehende Debatte um die Machbarkeit einer Ener-giewende und den Bedarf an Speicher-technologien.
Leider lässt die Studie auch einige der zentralen Fragen unangetastet. Es wird das Zieljahr 2050 beschrieben, doch wie kommen wir von heute dort hin? Welche Strategien sind in der Übergangsphase wichtig und bist wann müssen wir be-stimmte strategische Entscheidungen fällen? Wann müssen wir anfangen da-mit wir 2050 fertig sind? Entsprechende Vorschläge und Analysen hätten sicher-lich den Rahmen der Arbeit gesprengt, doch wird man hierauf noch Antworten geben müssen.
Und dann gibt es da die reale Gefahr, dass ein derartiges Szenario unwiderspro-chen als Faktum angesehen wird, obwohl es selber diesen Anspruch gar nicht er-hebt. Dennoch wird man auch die UBA-Studie zitieren, um zu belegen, dass wir für die Energiewende:
(neue) Pumpspeicher brauchen. massiv in die Wasserstoff- bzw. Me-thanproduktion einsteigen müssen.
die Gebäudeheizung auf Wärme-pumpen umstellen müssen.
Hier lohnt ein kritischer Blick.
Biomasse ist böse?Im UBA-Szenario wird im Jahr 2050 die
Biomasse in Form von Biogas in hoch ef-fizienten GuD-Kraftwerke verstromt und soll so 23 TWh Strom zum Gesamtsystem beitragen. Mehr nicht. Faktisch ist das ein dramatischer Rückgang zu heute, denn die Biomasse liefert bereits heute im Jahr 2011 mehr als 28 TWh EEG-Strom.
Auf Seite 56 erklären die Autoren war-um das Biomassepotential im Jahr 2050 so gering ist, denn es wird nur die Abfall-biomasse veranschlagt. Anbaubiomas-se wird „kritisch gesehen“ und deshalb komplett weggelassen. Leider klingt die Begründung sehr unwissenschaftlich und ist zudem noch inkonsistent. Denn es sol-len weitere Abfallbiomassepotentiale als Energie z.B. im Verkehrssektor genutzt werden. Welche Potentiale das sein sol-len, bleibt aber offen. Holz? Stroh?
Naturverträgliche Biomassenutzung im Zuge einer nachhaltigen Fruchtfolge gibt es für das UBA offenbar genauso wenig wie die Reduktion unseres exzessi-ven Fleischkonsums. Denn dann wären ja mindestens die Anbauflächen der Futter-mittel für Energiebiomasse verfügbar.
Sind Elektroautos gut oder böse?In der Studie werden durchaus große
Ziele für die E-Mobilität bis 2050 be-nannt. 10 Millionen Elektroautos mit je 40 kWh Akku und 200 Kilometer Reich-weite. Dazu kommen weitere 15 Mio. Plug-In-Hybride mit je 10 kWh Akku für bis zu 50 km. In Summe werden so 50% der PKW-Fahrleistung bedient und 50 TWh zusätzlicher Strom benötigt.
Alle Fahrzeuge sind zu 50% ihrer Zeit mit dem Netz verbunden und einige An-teile der Kapazitäten werden für die Last-verlagerung genutzt. Ambitioniert.
Ein Zitat von Seite 30 der Studie lässt jedoch tief blicken. Dort wird eine Ein-führung der Elektromobilität als „eher ungünstig“ beschrieben:
„Verliefe die Entwicklung der Elektro-mobilität langsamer, stünden zwar ge-
EE-Einspeisung und Last (Meteo-Jahr 2007, Dezember) Leistung (GW)
40
60
100
80
120
20
0
140
Tag1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31
PhotovoltaikOnshore-WindLaufwasserGeothermieBasislast Gesamtlast mit Lastmanagement
Bild 2: Betrachtet man ein ganzes Jahr, so ergibt sich dieses Bild der Mangel- und Über-schusszeiten. Im Sommer gibt es viele kurzzeitige Überschüsse (blau) und im Winter eher lange Abschnitte, die vom jeweiligen Wettertrend abhängen. Tendenziell sind die Winter-monate eher von einem hohen Bedarf an abrufbarer Energie (braun) geprägt.
Bild 1: Nach dem UBA-IWES Szenario wäre es — ohne die Nutzung von Kohlenwasserstoffen — im Dezember 2007 über eine Dauer von gut zwei Wochen zu einer massiven Unterde-ckung im Stromnetz gekommen. Gleichzeitig gäbe es aber in den Wochen davor und danach ein deutliches Überangebot.
Überschüsse (EE-Einspeisung > Last)
Residuallast mit allen Verbrauchern und Lastmanagement, nach PSW (Meteo-Jahr 2009)
Residuallast (GW)Überschüsse: -78,5 TWh
-40
-20
0
20
40
60
-60
-80
-100
-120
max. Residuallast: 57,3 GW
min. Residuallast: -60,7 GW
Jan Mar Dec MonatNovOctSepAugJunMayAprFeb Jul
Quel
le: F
raun
hofe
r IW
ESQu
elle
: Fra
unho
fer I
WES
Quelle: UBA Studie "100% EE - 2050" - FhG IWES - 2010
Tag & Nacht
kalte Winter kalte Winter
Tom
i Eng
el -
Fac
haus
schu
ss “
Sola
re M
obili
tät”
Syst
emfr
agen
der
Str
omsp
eich
erun
g
a : d : h : m : s
44 I 1–2012 I JANUAR–FEBRUAR
sem Ereignis gibt es einen massiven Ener-gieüberschuss. Hier hat man die Wahl zwischen „Windräder abschalten“ oder die elektrische Energie mit eher schlech-ten Wirkungsgraden (unter 50%) über den Umweg des Wasserstoffs oder des künstlichen Methans zumindest teilwei-se zu einem späteren Zeitpunkt wieder nutzbar zu machen. Strom ersetzt auf dieses Weise kostbare Kohlenwasserstoffe aus dem Sektor der Biomassenutzung.
Die Grafik von Bild 2 zeigt den Ver-lauf von Mangel und Überfluss über ein ganzes Jahr. Es fällt auf, dass im Som-mer die zeitlichen Abschnitte kürzer und die Wechsel häufiger sind, als im Winter. Zudem gibt es im Sommer tendenziell mehr Überangebot und im Winter mehr Mangel, der sich auch mal über Wochen hinziehen kann.
Lobenswert, aber …Die Analysen und Berechnungen der
Studie von UBA und IWES sind eine soli-de Ausgangsbasis für die bevorstehende Debatte um die Machbarkeit einer Ener-giewende und den Bedarf an Speicher-technologien.
Leider lässt die Studie auch einige der zentralen Fragen unangetastet. Es wird das Zieljahr 2050 beschrieben, doch wie kommen wir von heute dort hin? Welche Strategien sind in der Übergangsphase wichtig und bist wann müssen wir be-stimmte strategische Entscheidungen fällen? Wann müssen wir anfangen da-mit wir 2050 fertig sind? Entsprechende Vorschläge und Analysen hätten sicher-lich den Rahmen der Arbeit gesprengt, doch wird man hierauf noch Antworten geben müssen.
Und dann gibt es da die reale Gefahr, dass ein derartiges Szenario unwiderspro-chen als Faktum angesehen wird, obwohl es selber diesen Anspruch gar nicht er-hebt. Dennoch wird man auch die UBA-Studie zitieren, um zu belegen, dass wir für die Energiewende:
(neue) Pumpspeicher brauchen. massiv in die Wasserstoff- bzw. Me-thanproduktion einsteigen müssen.
die Gebäudeheizung auf Wärme-pumpen umstellen müssen.
Hier lohnt ein kritischer Blick.
Biomasse ist böse?Im UBA-Szenario wird im Jahr 2050 die
Biomasse in Form von Biogas in hoch ef-fizienten GuD-Kraftwerke verstromt und soll so 23 TWh Strom zum Gesamtsystem beitragen. Mehr nicht. Faktisch ist das ein dramatischer Rückgang zu heute, denn die Biomasse liefert bereits heute im Jahr 2011 mehr als 28 TWh EEG-Strom.
Auf Seite 56 erklären die Autoren war-um das Biomassepotential im Jahr 2050 so gering ist, denn es wird nur die Abfall-biomasse veranschlagt. Anbaubiomas-se wird „kritisch gesehen“ und deshalb komplett weggelassen. Leider klingt die Begründung sehr unwissenschaftlich und ist zudem noch inkonsistent. Denn es sol-len weitere Abfallbiomassepotentiale als Energie z.B. im Verkehrssektor genutzt werden. Welche Potentiale das sein sol-len, bleibt aber offen. Holz? Stroh?
Naturverträgliche Biomassenutzung im Zuge einer nachhaltigen Fruchtfolge gibt es für das UBA offenbar genauso wenig wie die Reduktion unseres exzessi-ven Fleischkonsums. Denn dann wären ja mindestens die Anbauflächen der Futter-mittel für Energiebiomasse verfügbar.
Sind Elektroautos gut oder böse?In der Studie werden durchaus große
Ziele für die E-Mobilität bis 2050 be-nannt. 10 Millionen Elektroautos mit je 40 kWh Akku und 200 Kilometer Reich-weite. Dazu kommen weitere 15 Mio. Plug-In-Hybride mit je 10 kWh Akku für bis zu 50 km. In Summe werden so 50% der PKW-Fahrleistung bedient und 50 TWh zusätzlicher Strom benötigt.
Alle Fahrzeuge sind zu 50% ihrer Zeit mit dem Netz verbunden und einige An-teile der Kapazitäten werden für die Last-verlagerung genutzt. Ambitioniert.
Ein Zitat von Seite 30 der Studie lässt jedoch tief blicken. Dort wird eine Ein-führung der Elektromobilität als „eher ungünstig“ beschrieben:
„Verliefe die Entwicklung der Elektro-mobilität langsamer, stünden zwar ge-
EE-Einspeisung und Last (Meteo-Jahr 2007, Dezember) Leistung (GW)
40
60
100
80
120
20
0
140
Tag1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31
PhotovoltaikOnshore-WindLaufwasserGeothermieBasislast Gesamtlast mit Lastmanagement
Bild 2: Betrachtet man ein ganzes Jahr, so ergibt sich dieses Bild der Mangel- und Über-schusszeiten. Im Sommer gibt es viele kurzzeitige Überschüsse (blau) und im Winter eher lange Abschnitte, die vom jeweiligen Wettertrend abhängen. Tendenziell sind die Winter-monate eher von einem hohen Bedarf an abrufbarer Energie (braun) geprägt.
Bild 1: Nach dem UBA-IWES Szenario wäre es — ohne die Nutzung von Kohlenwasserstoffen — im Dezember 2007 über eine Dauer von gut zwei Wochen zu einer massiven Unterde-ckung im Stromnetz gekommen. Gleichzeitig gäbe es aber in den Wochen davor und danach ein deutliches Überangebot.
Überschüsse (EE-Einspeisung > Last)
Residuallast mit allen Verbrauchern und Lastmanagement, nach PSW (Meteo-Jahr 2009)
Residuallast (GW)Überschüsse: -78,5 TWh
-40
-20
0
20
40
60
-60
-80
-100
-120
max. Residuallast: 57,3 GW
min. Residuallast: -60,7 GW
Jan Mar Dec MonatNovOctSepAugJunMayAprFeb Jul
Quel
le: F
raun
hofe
r IW
ESQu
elle
: Fra
unho
fer I
WES
Strom
CnHm CnHm
Quelle: UBA Studie "100% EE - 2050" - FhG IWES - 2010
Tom
i Eng
el -
Fac
haus
schu
ss “
Sola
re M
obili
tät”
Syst
emfr
agen
der
Str
omsp
eich
erun
g
a : d : h : m : s
44 I 1–2012 I JANUAR–FEBRUAR
sem Ereignis gibt es einen massiven Ener-gieüberschuss. Hier hat man die Wahl zwischen „Windräder abschalten“ oder die elektrische Energie mit eher schlech-ten Wirkungsgraden (unter 50%) über den Umweg des Wasserstoffs oder des künstlichen Methans zumindest teilwei-se zu einem späteren Zeitpunkt wieder nutzbar zu machen. Strom ersetzt auf dieses Weise kostbare Kohlenwasserstoffe aus dem Sektor der Biomassenutzung.
Die Grafik von Bild 2 zeigt den Ver-lauf von Mangel und Überfluss über ein ganzes Jahr. Es fällt auf, dass im Som-mer die zeitlichen Abschnitte kürzer und die Wechsel häufiger sind, als im Winter. Zudem gibt es im Sommer tendenziell mehr Überangebot und im Winter mehr Mangel, der sich auch mal über Wochen hinziehen kann.
Lobenswert, aber …Die Analysen und Berechnungen der
Studie von UBA und IWES sind eine soli-de Ausgangsbasis für die bevorstehende Debatte um die Machbarkeit einer Ener-giewende und den Bedarf an Speicher-technologien.
Leider lässt die Studie auch einige der zentralen Fragen unangetastet. Es wird das Zieljahr 2050 beschrieben, doch wie kommen wir von heute dort hin? Welche Strategien sind in der Übergangsphase wichtig und bist wann müssen wir be-stimmte strategische Entscheidungen fällen? Wann müssen wir anfangen da-mit wir 2050 fertig sind? Entsprechende Vorschläge und Analysen hätten sicher-lich den Rahmen der Arbeit gesprengt, doch wird man hierauf noch Antworten geben müssen.
Und dann gibt es da die reale Gefahr, dass ein derartiges Szenario unwiderspro-chen als Faktum angesehen wird, obwohl es selber diesen Anspruch gar nicht er-hebt. Dennoch wird man auch die UBA-Studie zitieren, um zu belegen, dass wir für die Energiewende:
(neue) Pumpspeicher brauchen. massiv in die Wasserstoff- bzw. Me-thanproduktion einsteigen müssen.
die Gebäudeheizung auf Wärme-pumpen umstellen müssen.
Hier lohnt ein kritischer Blick.
Biomasse ist böse?Im UBA-Szenario wird im Jahr 2050 die
Biomasse in Form von Biogas in hoch ef-fizienten GuD-Kraftwerke verstromt und soll so 23 TWh Strom zum Gesamtsystem beitragen. Mehr nicht. Faktisch ist das ein dramatischer Rückgang zu heute, denn die Biomasse liefert bereits heute im Jahr 2011 mehr als 28 TWh EEG-Strom.
Auf Seite 56 erklären die Autoren war-um das Biomassepotential im Jahr 2050 so gering ist, denn es wird nur die Abfall-biomasse veranschlagt. Anbaubiomas-se wird „kritisch gesehen“ und deshalb komplett weggelassen. Leider klingt die Begründung sehr unwissenschaftlich und ist zudem noch inkonsistent. Denn es sol-len weitere Abfallbiomassepotentiale als Energie z.B. im Verkehrssektor genutzt werden. Welche Potentiale das sein sol-len, bleibt aber offen. Holz? Stroh?
Naturverträgliche Biomassenutzung im Zuge einer nachhaltigen Fruchtfolge gibt es für das UBA offenbar genauso wenig wie die Reduktion unseres exzessi-ven Fleischkonsums. Denn dann wären ja mindestens die Anbauflächen der Futter-mittel für Energiebiomasse verfügbar.
Sind Elektroautos gut oder böse?In der Studie werden durchaus große
Ziele für die E-Mobilität bis 2050 be-nannt. 10 Millionen Elektroautos mit je 40 kWh Akku und 200 Kilometer Reich-weite. Dazu kommen weitere 15 Mio. Plug-In-Hybride mit je 10 kWh Akku für bis zu 50 km. In Summe werden so 50% der PKW-Fahrleistung bedient und 50 TWh zusätzlicher Strom benötigt.
Alle Fahrzeuge sind zu 50% ihrer Zeit mit dem Netz verbunden und einige An-teile der Kapazitäten werden für die Last-verlagerung genutzt. Ambitioniert.
Ein Zitat von Seite 30 der Studie lässt jedoch tief blicken. Dort wird eine Ein-führung der Elektromobilität als „eher ungünstig“ beschrieben:
„Verliefe die Entwicklung der Elektro-mobilität langsamer, stünden zwar ge-
EE-Einspeisung und Last (Meteo-Jahr 2007, Dezember) Leistung (GW)
40
60
100
80
120
20
0
140
Tag1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31
PhotovoltaikOnshore-WindLaufwasserGeothermieBasislast Gesamtlast mit Lastmanagement
Bild 2: Betrachtet man ein ganzes Jahr, so ergibt sich dieses Bild der Mangel- und Über-schusszeiten. Im Sommer gibt es viele kurzzeitige Überschüsse (blau) und im Winter eher lange Abschnitte, die vom jeweiligen Wettertrend abhängen. Tendenziell sind die Winter-monate eher von einem hohen Bedarf an abrufbarer Energie (braun) geprägt.
Bild 1: Nach dem UBA-IWES Szenario wäre es — ohne die Nutzung von Kohlenwasserstoffen — im Dezember 2007 über eine Dauer von gut zwei Wochen zu einer massiven Unterde-ckung im Stromnetz gekommen. Gleichzeitig gäbe es aber in den Wochen davor und danach ein deutliches Überangebot.
Überschüsse (EE-Einspeisung > Last)
Residuallast mit allen Verbrauchern und Lastmanagement, nach PSW (Meteo-Jahr 2009)
Residuallast (GW)Überschüsse: -78,5 TWh
-40
-20
0
20
40
60
-60
-80
-100
-120
max. Residuallast: 57,3 GW
min. Residuallast: -60,7 GW
Jan Mar Dec MonatNovOctSepAugJunMayAprFeb Jul
Quel
le: F
raun
hofe
r IW
ESQu
elle
: Fra
unho
fer I
WES
Strom
CnHm CnHm
Tom
i Eng
el -
Fac
haus
schu
ss “
Sola
re M
obili
tät”
Syst
emfr
agen
der
Str
omsp
eich
erun
g
Solare Struktur ... Effiziente Netzwerke
CnHm
Tom
i Eng
el -
Fac
haus
schu
ss “
Sola
re M
obili
tät”
Syst
emfr
agen
der
Str
omsp
eich
erun
g
Solare Struktur ... Effiziente Netzwerke
Tom
i Eng
el -
Fac
haus
schu
ss “
Sola
re M
obili
tät”
Syst
emfr
agen
der
Str
omsp
eich
erun
g
Solare Struktur ... Effiziente Netzwerke
Brennstoff
Es gilt 400 TWh Brennstoff
von der Straße in den Keller zu verlagern!
Tom
i Eng
el -
Fac
haus
schu
ss “
Sola
re M
obili
tät”
Syst
emfr
agen
der
Str
omsp
eich
erun
g
Solare Struktur ... Effiziente Netzwerke
Brennstoff
Es gilt 400 TWh Brennstoff
von der Straße in den Keller zu verlagern!
Tom
i Eng
el -
Fac
haus
schu
ss “
Sola
re M
obili
tät”
Syst
emfr
agen
der
Str
omsp
eich
erun
g
a : d : h : m : s
44 I 1–2012 I JANUAR–FEBRUAR
sem Ereignis gibt es einen massiven Ener-gieüberschuss. Hier hat man die Wahl zwischen „Windräder abschalten“ oder die elektrische Energie mit eher schlech-ten Wirkungsgraden (unter 50%) über den Umweg des Wasserstoffs oder des künstlichen Methans zumindest teilwei-se zu einem späteren Zeitpunkt wieder nutzbar zu machen. Strom ersetzt auf dieses Weise kostbare Kohlenwasserstoffe aus dem Sektor der Biomassenutzung.
Die Grafik von Bild 2 zeigt den Ver-lauf von Mangel und Überfluss über ein ganzes Jahr. Es fällt auf, dass im Som-mer die zeitlichen Abschnitte kürzer und die Wechsel häufiger sind, als im Winter. Zudem gibt es im Sommer tendenziell mehr Überangebot und im Winter mehr Mangel, der sich auch mal über Wochen hinziehen kann.
Lobenswert, aber …Die Analysen und Berechnungen der
Studie von UBA und IWES sind eine soli-de Ausgangsbasis für die bevorstehende Debatte um die Machbarkeit einer Ener-giewende und den Bedarf an Speicher-technologien.
Leider lässt die Studie auch einige der zentralen Fragen unangetastet. Es wird das Zieljahr 2050 beschrieben, doch wie kommen wir von heute dort hin? Welche Strategien sind in der Übergangsphase wichtig und bist wann müssen wir be-stimmte strategische Entscheidungen fällen? Wann müssen wir anfangen da-mit wir 2050 fertig sind? Entsprechende Vorschläge und Analysen hätten sicher-lich den Rahmen der Arbeit gesprengt, doch wird man hierauf noch Antworten geben müssen.
Und dann gibt es da die reale Gefahr, dass ein derartiges Szenario unwiderspro-chen als Faktum angesehen wird, obwohl es selber diesen Anspruch gar nicht er-hebt. Dennoch wird man auch die UBA-Studie zitieren, um zu belegen, dass wir für die Energiewende:
(neue) Pumpspeicher brauchen. massiv in die Wasserstoff- bzw. Me-thanproduktion einsteigen müssen.
die Gebäudeheizung auf Wärme-pumpen umstellen müssen.
Hier lohnt ein kritischer Blick.
Biomasse ist böse?Im UBA-Szenario wird im Jahr 2050 die
Biomasse in Form von Biogas in hoch ef-fizienten GuD-Kraftwerke verstromt und soll so 23 TWh Strom zum Gesamtsystem beitragen. Mehr nicht. Faktisch ist das ein dramatischer Rückgang zu heute, denn die Biomasse liefert bereits heute im Jahr 2011 mehr als 28 TWh EEG-Strom.
Auf Seite 56 erklären die Autoren war-um das Biomassepotential im Jahr 2050 so gering ist, denn es wird nur die Abfall-biomasse veranschlagt. Anbaubiomas-se wird „kritisch gesehen“ und deshalb komplett weggelassen. Leider klingt die Begründung sehr unwissenschaftlich und ist zudem noch inkonsistent. Denn es sol-len weitere Abfallbiomassepotentiale als Energie z.B. im Verkehrssektor genutzt werden. Welche Potentiale das sein sol-len, bleibt aber offen. Holz? Stroh?
Naturverträgliche Biomassenutzung im Zuge einer nachhaltigen Fruchtfolge gibt es für das UBA offenbar genauso wenig wie die Reduktion unseres exzessi-ven Fleischkonsums. Denn dann wären ja mindestens die Anbauflächen der Futter-mittel für Energiebiomasse verfügbar.
Sind Elektroautos gut oder böse?In der Studie werden durchaus große
Ziele für die E-Mobilität bis 2050 be-nannt. 10 Millionen Elektroautos mit je 40 kWh Akku und 200 Kilometer Reich-weite. Dazu kommen weitere 15 Mio. Plug-In-Hybride mit je 10 kWh Akku für bis zu 50 km. In Summe werden so 50% der PKW-Fahrleistung bedient und 50 TWh zusätzlicher Strom benötigt.
Alle Fahrzeuge sind zu 50% ihrer Zeit mit dem Netz verbunden und einige An-teile der Kapazitäten werden für die Last-verlagerung genutzt. Ambitioniert.
Ein Zitat von Seite 30 der Studie lässt jedoch tief blicken. Dort wird eine Ein-führung der Elektromobilität als „eher ungünstig“ beschrieben:
„Verliefe die Entwicklung der Elektro-mobilität langsamer, stünden zwar ge-
EE-Einspeisung und Last (Meteo-Jahr 2007, Dezember) Leistung (GW)
40
60
100
80
120
20
0
140
Tag1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31
PhotovoltaikOnshore-WindLaufwasserGeothermieBasislast Gesamtlast mit Lastmanagement
Bild 2: Betrachtet man ein ganzes Jahr, so ergibt sich dieses Bild der Mangel- und Über-schusszeiten. Im Sommer gibt es viele kurzzeitige Überschüsse (blau) und im Winter eher lange Abschnitte, die vom jeweiligen Wettertrend abhängen. Tendenziell sind die Winter-monate eher von einem hohen Bedarf an abrufbarer Energie (braun) geprägt.
Bild 1: Nach dem UBA-IWES Szenario wäre es — ohne die Nutzung von Kohlenwasserstoffen — im Dezember 2007 über eine Dauer von gut zwei Wochen zu einer massiven Unterde-ckung im Stromnetz gekommen. Gleichzeitig gäbe es aber in den Wochen davor und danach ein deutliches Überangebot.
Überschüsse (EE-Einspeisung > Last)
Residuallast mit allen Verbrauchern und Lastmanagement, nach PSW (Meteo-Jahr 2009)
Residuallast (GW)Überschüsse: -78,5 TWh
-40
-20
0
20
40
60
-60
-80
-100
-120
max. Residuallast: 57,3 GW
min. Residuallast: -60,7 GW
Jan Mar Dec MonatNovOctSepAugJunMayAprFeb Jul
Quel
le: F
raun
hofe
r IW
ESQu
elle
: Fra
unho
fer I
WES
Strom
CnHm CnHm
Quelle: UBA Studie "100% EE - 2050" - FhG IWES - 2010
Tom
i Eng
el -
Fac
haus
schu
ss “
Sola
re M
obili
tät”
Syst
emfr
agen
der
Str
omsp
eich
erun
g
a : d : h : m : s
44 I 1–2012 I JANUAR–FEBRUAR
sem Ereignis gibt es einen massiven Ener-gieüberschuss. Hier hat man die Wahl zwischen „Windräder abschalten“ oder die elektrische Energie mit eher schlech-ten Wirkungsgraden (unter 50%) über den Umweg des Wasserstoffs oder des künstlichen Methans zumindest teilwei-se zu einem späteren Zeitpunkt wieder nutzbar zu machen. Strom ersetzt auf dieses Weise kostbare Kohlenwasserstoffe aus dem Sektor der Biomassenutzung.
Die Grafik von Bild 2 zeigt den Ver-lauf von Mangel und Überfluss über ein ganzes Jahr. Es fällt auf, dass im Som-mer die zeitlichen Abschnitte kürzer und die Wechsel häufiger sind, als im Winter. Zudem gibt es im Sommer tendenziell mehr Überangebot und im Winter mehr Mangel, der sich auch mal über Wochen hinziehen kann.
Lobenswert, aber …Die Analysen und Berechnungen der
Studie von UBA und IWES sind eine soli-de Ausgangsbasis für die bevorstehende Debatte um die Machbarkeit einer Ener-giewende und den Bedarf an Speicher-technologien.
Leider lässt die Studie auch einige der zentralen Fragen unangetastet. Es wird das Zieljahr 2050 beschrieben, doch wie kommen wir von heute dort hin? Welche Strategien sind in der Übergangsphase wichtig und bist wann müssen wir be-stimmte strategische Entscheidungen fällen? Wann müssen wir anfangen da-mit wir 2050 fertig sind? Entsprechende Vorschläge und Analysen hätten sicher-lich den Rahmen der Arbeit gesprengt, doch wird man hierauf noch Antworten geben müssen.
Und dann gibt es da die reale Gefahr, dass ein derartiges Szenario unwiderspro-chen als Faktum angesehen wird, obwohl es selber diesen Anspruch gar nicht er-hebt. Dennoch wird man auch die UBA-Studie zitieren, um zu belegen, dass wir für die Energiewende:
(neue) Pumpspeicher brauchen. massiv in die Wasserstoff- bzw. Me-thanproduktion einsteigen müssen.
die Gebäudeheizung auf Wärme-pumpen umstellen müssen.
Hier lohnt ein kritischer Blick.
Biomasse ist böse?Im UBA-Szenario wird im Jahr 2050 die
Biomasse in Form von Biogas in hoch ef-fizienten GuD-Kraftwerke verstromt und soll so 23 TWh Strom zum Gesamtsystem beitragen. Mehr nicht. Faktisch ist das ein dramatischer Rückgang zu heute, denn die Biomasse liefert bereits heute im Jahr 2011 mehr als 28 TWh EEG-Strom.
Auf Seite 56 erklären die Autoren war-um das Biomassepotential im Jahr 2050 so gering ist, denn es wird nur die Abfall-biomasse veranschlagt. Anbaubiomas-se wird „kritisch gesehen“ und deshalb komplett weggelassen. Leider klingt die Begründung sehr unwissenschaftlich und ist zudem noch inkonsistent. Denn es sol-len weitere Abfallbiomassepotentiale als Energie z.B. im Verkehrssektor genutzt werden. Welche Potentiale das sein sol-len, bleibt aber offen. Holz? Stroh?
Naturverträgliche Biomassenutzung im Zuge einer nachhaltigen Fruchtfolge gibt es für das UBA offenbar genauso wenig wie die Reduktion unseres exzessi-ven Fleischkonsums. Denn dann wären ja mindestens die Anbauflächen der Futter-mittel für Energiebiomasse verfügbar.
Sind Elektroautos gut oder böse?In der Studie werden durchaus große
Ziele für die E-Mobilität bis 2050 be-nannt. 10 Millionen Elektroautos mit je 40 kWh Akku und 200 Kilometer Reich-weite. Dazu kommen weitere 15 Mio. Plug-In-Hybride mit je 10 kWh Akku für bis zu 50 km. In Summe werden so 50% der PKW-Fahrleistung bedient und 50 TWh zusätzlicher Strom benötigt.
Alle Fahrzeuge sind zu 50% ihrer Zeit mit dem Netz verbunden und einige An-teile der Kapazitäten werden für die Last-verlagerung genutzt. Ambitioniert.
Ein Zitat von Seite 30 der Studie lässt jedoch tief blicken. Dort wird eine Ein-führung der Elektromobilität als „eher ungünstig“ beschrieben:
„Verliefe die Entwicklung der Elektro-mobilität langsamer, stünden zwar ge-
EE-Einspeisung und Last (Meteo-Jahr 2007, Dezember) Leistung (GW)
40
60
100
80
120
20
0
140
Tag1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31
PhotovoltaikOnshore-WindLaufwasserGeothermieBasislast Gesamtlast mit Lastmanagement
Bild 2: Betrachtet man ein ganzes Jahr, so ergibt sich dieses Bild der Mangel- und Über-schusszeiten. Im Sommer gibt es viele kurzzeitige Überschüsse (blau) und im Winter eher lange Abschnitte, die vom jeweiligen Wettertrend abhängen. Tendenziell sind die Winter-monate eher von einem hohen Bedarf an abrufbarer Energie (braun) geprägt.
Bild 1: Nach dem UBA-IWES Szenario wäre es — ohne die Nutzung von Kohlenwasserstoffen — im Dezember 2007 über eine Dauer von gut zwei Wochen zu einer massiven Unterde-ckung im Stromnetz gekommen. Gleichzeitig gäbe es aber in den Wochen davor und danach ein deutliches Überangebot.
Überschüsse (EE-Einspeisung > Last)
Residuallast mit allen Verbrauchern und Lastmanagement, nach PSW (Meteo-Jahr 2009)
Residuallast (GW)Überschüsse: -78,5 TWh
-40
-20
0
20
40
60
-60
-80
-100
-120
max. Residuallast: 57,3 GW
min. Residuallast: -60,7 GW
Jan Mar Dec MonatNovOctSepAugJunMayAprFeb Jul
Quel
le: F
raun
hofe
r IW
ESQu
elle
: Fra
unho
fer I
WES
CnHm CnHm
Strom
Tom
i Eng
el -
Fac
haus
schu
ss “
Sola
re M
obili
tät”
Syst
emfr
agen
der
Str
omsp
eich
erun
g
Mechanisch
Strom
Chemisch
Tom
i Eng
el -
Fac
haus
schu
ss “
Sola
re M
obili
tät”
Syst
emfr
agen
der
Str
omsp
eich
erun
g
Pumpspeicher
Grenzkosten äbhängig von Preisdifferenz zwischen
Stromeinkauf und Verkauf
Grenzkosten äbhängig von Endkundenstrompreis.
Wirtschaftlich ab Speicherkosten von maximal 15 Cent/kWh.
3 - 10 Cent/kWh(Speichernutzung)(Speichernutzung)
15 - 100 Cent/kWhAkkus
Tom
i Eng
el -
Fac
haus
schu
ss “
Sola
re M
obili
tät”
Syst
emfr
agen
der
Str
omsp
eich
erun
g
Akkus Pumpspeicher
3 - 10 Cent/kWh(Speichernutzung)(Speichernutzung)
15 - 100 Cent/kWh
"besser"... also sind Pumpspeicher um den Faktor 10 als Akkus. Ende der Debatte?
Tom
i Eng
el -
Fac
haus
schu
ss “
Sola
re M
obili
tät”
Syst
emfr
agen
der
Str
omsp
eich
erun
g
Massenprodukte Einzelstückewerden mit der Zeit immer billiger. werden mit der Zeit immer teurer.
PumpspeicherAkkus
Tom
i Eng
el -
Fac
haus
schu
ss “
Sola
re M
obili
tät”
Syst
emfr
agen
der
Str
omsp
eich
erun
g
Akkus zur Netzstützung - Größenordnungen
"Auto - USV" Pumpspeicher"Regio - USV""Haus - USV"
Tom
i Eng
el -
Fac
haus
schu
ss “
Sola
re M
obili
tät”
Syst
emfr
agen
der
Str
omsp
eich
erun
g
Akkus zur Netzstützung - Größenordnungen
60 bis 120 sec
1 GW
max. 1 sec
0,2 kW
Niederspannung
3 - 10 kW 2.000 kW
"Auto - USV" Pumpspeicher"Regio - USV""Haus - USV"
Leistung
Reaktionszeit
Netzanschluss
max. 1 sec max. 1 sec
Niederspannung Mittel-/Hochspannung Hoch-/Höchstspannung
Tom
i Eng
el -
Fac
haus
schu
ss “
Sola
re M
obili
tät”
Syst
emfr
agen
der
Str
omsp
eich
erun
g
Akkus zur Netzstützung - Größenordnungen
5 - 15 kWh 5 - 10 GWh
1 GW
0,5 kWh
0,2 kW
12.000 kWh
faktisch 0 qm
3 - 10 kW 2.000 kW
"Auto - USV" Pumpspeicher"Regio - USV""Haus - USV"
Leistung
Speicherkapazität
Flächenverbrauchfaktisch 0 qm 55.000 qm160 qm
Tom
i Eng
el -
Fac
haus
schu
ss “
Sola
re M
obili
tät”
Syst
emfr
agen
der
Str
omsp
eich
erun
g
Akkus zur Netzstützung - Größenordnungen
50 - 150 GWh 50 GWh
10 GW
25 GWh
* 50 Mio Autos =
10 GW
* 10 Mio Haushalte =
60 GWh
faktisch 0 qm
30 - 100 GW
* 10 Standorte =
10 GW
"Auto - USV" Pumpspeicher"Regio - USV""Haus - USV"
Leistung
Speicherkapazität
Flächenverbrauchfaktisch 0 qm 550.000 qm800.000 qm
* 5.000 Standorte =x 50 Mio. x 10
Tom
i Eng
el -
Fac
haus
schu
ss “
Sola
re M
obili
tät”
Syst
emfr
agen
der
Str
omsp
eich
erun
g
Akkus zur Netzstützung - Größenordnungen
50 - 150 GWh 50 GWh
10 GW
25 GWh
* 50 Mio Autos =
10 GW
* 10 Mio Haushalte =
60 GWh
faktisch 0 qm
30 - 100 GW
* 10 Standorte =
10 GW
"Auto - USV" Pumpspeicher"Regio - USV""Haus - USV"
Leistung
Speicherkapazität
Flächenverbrauchfaktisch 0 qm 550.000 qm800.000 qm
* 5.000 Standorte =
25 GWh
10 GW 10 GW
50 GWh
Tom
i Eng
el -
Fac
haus
schu
ss “
Sola
re M
obili
tät”
Syst
emfr
agen
der
Str
omsp
eich
erun
g
Akkus zur Netzstützung - Größenordnungen
50 GWh
10 GW
20 - 50 kWh
* 50 Mio Autos =
3 - 10 kW
60 GWh
* 10 Standorte =
10 GW
"Elektromobil" Pumpspeicher"Regio - USV"
Leistung
Speicherkapazität
Verfügbarkeit
* 5.000 Standorte =
100 % 100 %
50 Mio. Autos
Tom
i Eng
el -
Fac
haus
schu
ss “
Sola
re M
obili
tät”
Syst
emfr
agen
der
Str
omsp
eich
erun
g
Akkus zur Netzstützung - Größenordnungen
1.000 - 2.500 GWh 50 GWh
10 GW
20 - 50 kWh
* 50 Mio Autos =
3 - 10 kW
60 GWh
150 - 500 GW
* 10 Standorte =
10 GW
"Elektromobil" Pumpspeicher"Regio - USV"
Leistung
Speicherkapazität
Verfügbarkeit
* 5.000 Standorte =
100 % 100 %100 %
50 Mio. Autos
Tom
i Eng
el -
Fac
haus
schu
ss “
Sola
re M
obili
tät”
Syst
emfr
agen
der
Str
omsp
eich
erun
g
Akkus zur Netzstützung - Größenordnungen
1.000 - 2.500 GWh 50 GWh
10 GW
20 - 50 kWh
* 50 Mio Autos =
3 - 10 kW
60 GWh
150 - 500 GW
* 10 Standorte =
10 GW
"Elektromobil" Pumpspeicher"Regio - USV"
Leistung
Speicherkapazität
Verfügbarkeit100 % (??)
* 5.000 Standorte =
100 % 100 %100% ??
Tom
i Eng
el -
Fac
haus
schu
ss “
Sola
re M
obili
tät”
Syst
emfr
agen
der
Str
omsp
eich
erun
g
Akkus zur Netzstützung - Größenordnungen
200 - 500 GWh 50 GWh
10 GW
20 - 50 kWh
* 50 Mio Autos =
3 - 10 kW
60 GWh
30 - 100 GW
* 10 Standorte =
10 GW
"Elektromobil" Pumpspeicher"Regio - USV"
Leistung
Speicherkapazität
Verfügbarkeit20 %
* 5.000 Standorte =
100 % 100 %20%
Tom
i Eng
el -
Fac
haus
schu
ss “
Sola
re M
obili
tät”
Syst
emfr
agen
der
Str
omsp
eich
erun
g
Akkus zur Netzstützung - Größenordnungen
200 - 500 GWh 50 GWh
10 GW
20 - 50 kWh
* 50 Mio Autos =
3 - 10 kW
60 GWh
30 - 100 GW
* 10 Standorte =
10 GW
"Elektromobil" Pumpspeicher"Regio - USV"
Leistung
Speicherkapazität
* 5.000 Standorte =
1.500 GWhUnser täglicher Stromverbrauch liegt derzeit bei
50 GWhmin. 200 - 500 GWh
Tom
i Eng
el -
Fac
haus
schu
ss “
Sola
re M
obili
tät”
Syst
emfr
agen
der
Str
omsp
eich
erun
g
Akkus zur Netzstützung - Größenordnungen
200 - 500 GWh 50 GWh
10 GW
20 - 50 kWh
* 50 Mio Autos =
3 - 10 kW
60 GWh
30 - 100 GW
* 10 Standorte =
10 GW
"Elektromobil" Pumpspeicher"Regio - USV"
Leistung
Speicherkapazität
* 5.000 Standorte =
1.500 GWhUnser täglicher Stromverbrauch liegt derzeit bei
Haben unsere Pumpspeicher wirklich eine Systemrelevanz?
50 GWh
Tom
i Eng
el -
Fac
haus
schu
ss “
Sola
re M
obili
tät”
Syst
emfr
agen
der
Str
omsp
eich
erun
g
Akkus zur Netzstützung - Größenordnungen
200 - 500 GWh 50 GWh
10 GW
20 - 50 kWh
* 50 Mio Autos =
3 - 10 kW
60 GWh
30 - 100 GW
* 10 Standorte =
10 GW
"Elektromobil" Pumpspeicher"Regio - USV"
Leistung
Speicherkapazität
* 5.000 Standorte =
1.500 GWhUnser täglicher Stromverbrauch liegt derzeit bei
min. 200 - 500 GWh
Tom
i Eng
el -
Fac
haus
schu
ss “
Sola
re M
obili
tät”
Syst
emfr
agen
der
Str
omsp
eich
erun
g
Akkus zur Netzstützung - Größenordnungen
"Elektromobil" Pumpspeicher"Regio - USV"
Stromspeicher
70.000 Euro 10.000.000 Euro 600.000.000 Euro
Stromspeicher Stromspeicher
Tom
i Eng
el -
Fac
haus
schu
ss “
Sola
re M
obili
tät”
Syst
emfr
agen
der
Str
omsp
eich
erun
g
Akkus zur Netzstützung - Größenordnungen
"Elektromobil" Pumpspeicher"Regio - USV"
Stromspeicher
70.000 Euro 10.000.000 Euro 600.000.000 Euro
Stromspeicher Stromspeicher
+ Lastverlagerung
dezentral dezentral zentral
Tom
i Eng
el -
Fac
haus
schu
ss “
Sola
re M
obili
tät”
Syst
emfr
agen
der
Str
omsp
eich
erun
g
Akkus zur Netzstützung - Größenordnungen
"Elektromobil" Pumpspeicher"Regio - USV"
Stromspeicher
70.000 Euro 10.000.000 Euro 600.000.000 Euro
Stromspeicher Stromspeicher
+ Lastverlagerung
NS bis MS NS bis MS HöS
+ "eh scho' da"
Tom
i Eng
el -
Fac
haus
schu
ss “
Sola
re M
obili
tät”
Syst
emfr
agen
der
Str
omsp
eich
erun
g
Akkus zur Netzstützung - Größenordnungen
"Elektromobil" Pumpspeicher"Regio - USV"
Stromspeicher
70.000 Euro 10.000.000 Euro 600.000.000 Euro
Stromspeicher Stromspeicher
+ Lastverlagerung
dezentral dezentral zentral
Null Cent … weil "eh scho'da"
Tom
i Eng
el -
Fac
haus
schu
ss “
Sola
re M
obili
tät”
Syst
emfr
agen
der
Str
omsp
eich
erun
g
Mechanisch
Strom
Chemisch
Tom
i Eng
el -
Fac
haus
schu
ss “
Sola
re M
obili
tät”
Syst
emfr
agen
der
Str
omsp
eich
erun
g
Mechanisch
Strom
Chemisch
Tom
i Eng
el -
Fac
haus
schu
ss “
Sola
re M
obili
tät”
Syst
emfr
agen
der
Str
omsp
eich
erun
g
a : d : h : m : s
44 I 1–2012 I JANUAR–FEBRUAR
sem Ereignis gibt es einen massiven Ener-gieüberschuss. Hier hat man die Wahl zwischen „Windräder abschalten“ oder die elektrische Energie mit eher schlech-ten Wirkungsgraden (unter 50%) über den Umweg des Wasserstoffs oder des künstlichen Methans zumindest teilwei-se zu einem späteren Zeitpunkt wieder nutzbar zu machen. Strom ersetzt auf dieses Weise kostbare Kohlenwasserstoffe aus dem Sektor der Biomassenutzung.
Die Grafik von Bild 2 zeigt den Ver-lauf von Mangel und Überfluss über ein ganzes Jahr. Es fällt auf, dass im Som-mer die zeitlichen Abschnitte kürzer und die Wechsel häufiger sind, als im Winter. Zudem gibt es im Sommer tendenziell mehr Überangebot und im Winter mehr Mangel, der sich auch mal über Wochen hinziehen kann.
Lobenswert, aber …Die Analysen und Berechnungen der
Studie von UBA und IWES sind eine soli-de Ausgangsbasis für die bevorstehende Debatte um die Machbarkeit einer Ener-giewende und den Bedarf an Speicher-technologien.
Leider lässt die Studie auch einige der zentralen Fragen unangetastet. Es wird das Zieljahr 2050 beschrieben, doch wie kommen wir von heute dort hin? Welche Strategien sind in der Übergangsphase wichtig und bist wann müssen wir be-stimmte strategische Entscheidungen fällen? Wann müssen wir anfangen da-mit wir 2050 fertig sind? Entsprechende Vorschläge und Analysen hätten sicher-lich den Rahmen der Arbeit gesprengt, doch wird man hierauf noch Antworten geben müssen.
Und dann gibt es da die reale Gefahr, dass ein derartiges Szenario unwiderspro-chen als Faktum angesehen wird, obwohl es selber diesen Anspruch gar nicht er-hebt. Dennoch wird man auch die UBA-Studie zitieren, um zu belegen, dass wir für die Energiewende:
(neue) Pumpspeicher brauchen. massiv in die Wasserstoff- bzw. Me-thanproduktion einsteigen müssen.
die Gebäudeheizung auf Wärme-pumpen umstellen müssen.
Hier lohnt ein kritischer Blick.
Biomasse ist böse?Im UBA-Szenario wird im Jahr 2050 die
Biomasse in Form von Biogas in hoch ef-fizienten GuD-Kraftwerke verstromt und soll so 23 TWh Strom zum Gesamtsystem beitragen. Mehr nicht. Faktisch ist das ein dramatischer Rückgang zu heute, denn die Biomasse liefert bereits heute im Jahr 2011 mehr als 28 TWh EEG-Strom.
Auf Seite 56 erklären die Autoren war-um das Biomassepotential im Jahr 2050 so gering ist, denn es wird nur die Abfall-biomasse veranschlagt. Anbaubiomas-se wird „kritisch gesehen“ und deshalb komplett weggelassen. Leider klingt die Begründung sehr unwissenschaftlich und ist zudem noch inkonsistent. Denn es sol-len weitere Abfallbiomassepotentiale als Energie z.B. im Verkehrssektor genutzt werden. Welche Potentiale das sein sol-len, bleibt aber offen. Holz? Stroh?
Naturverträgliche Biomassenutzung im Zuge einer nachhaltigen Fruchtfolge gibt es für das UBA offenbar genauso wenig wie die Reduktion unseres exzessi-ven Fleischkonsums. Denn dann wären ja mindestens die Anbauflächen der Futter-mittel für Energiebiomasse verfügbar.
Sind Elektroautos gut oder böse?In der Studie werden durchaus große
Ziele für die E-Mobilität bis 2050 be-nannt. 10 Millionen Elektroautos mit je 40 kWh Akku und 200 Kilometer Reich-weite. Dazu kommen weitere 15 Mio. Plug-In-Hybride mit je 10 kWh Akku für bis zu 50 km. In Summe werden so 50% der PKW-Fahrleistung bedient und 50 TWh zusätzlicher Strom benötigt.
Alle Fahrzeuge sind zu 50% ihrer Zeit mit dem Netz verbunden und einige An-teile der Kapazitäten werden für die Last-verlagerung genutzt. Ambitioniert.
Ein Zitat von Seite 30 der Studie lässt jedoch tief blicken. Dort wird eine Ein-führung der Elektromobilität als „eher ungünstig“ beschrieben:
„Verliefe die Entwicklung der Elektro-mobilität langsamer, stünden zwar ge-
EE-Einspeisung und Last (Meteo-Jahr 2007, Dezember) Leistung (GW)
40
60
100
80
120
20
0
140
Tag1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31
PhotovoltaikOnshore-WindLaufwasserGeothermieBasislast Gesamtlast mit Lastmanagement
Bild 2: Betrachtet man ein ganzes Jahr, so ergibt sich dieses Bild der Mangel- und Über-schusszeiten. Im Sommer gibt es viele kurzzeitige Überschüsse (blau) und im Winter eher lange Abschnitte, die vom jeweiligen Wettertrend abhängen. Tendenziell sind die Winter-monate eher von einem hohen Bedarf an abrufbarer Energie (braun) geprägt.
Bild 1: Nach dem UBA-IWES Szenario wäre es — ohne die Nutzung von Kohlenwasserstoffen — im Dezember 2007 über eine Dauer von gut zwei Wochen zu einer massiven Unterde-ckung im Stromnetz gekommen. Gleichzeitig gäbe es aber in den Wochen davor und danach ein deutliches Überangebot.
Überschüsse (EE-Einspeisung > Last)
Residuallast mit allen Verbrauchern und Lastmanagement, nach PSW (Meteo-Jahr 2009)
Residuallast (GW)Überschüsse: -78,5 TWh
-40
-20
0
20
40
60
-60
-80
-100
-120
max. Residuallast: 57,3 GW
min. Residuallast: -60,7 GW
Jan Mar Dec MonatNovOctSepAugJunMayAprFeb Jul
Quel
le: F
raun
hofe
r IW
ESQu
elle
: Fra
unho
fer I
WES
Akku
CnHm CnHm
Quelle: UBA Studie "100% EE - 2050" - FhG IWES - 2010
Tom
i Eng
el -
Fac
haus
schu
ss “
Sola
re M
obili
tät”
Syst
emfr
agen
der
Str
omsp
eich
erun
g
MobilitätWärmeStromNahrung
Tom
i Eng
el -
Fac
haus
schu
ss “
Sola
re M
obili
tät”
Syst
emfr
agen
der
Str
omsp
eich
erun
g
“Elektromobile passen optimal zu Erneuerbaren Energien!”
Merke!
Tom
i Eng
el -
Fac
haus
schu
ss “
Sola
re M
obili
tät”
Syst
emfr
agen
der
Str
omsp
eich
erun
g
“Massenprodukte (PV + BHKW + EV) werden immer stärker unser Energiesystem prägen."
Merke!
Tom
i Eng
el -
Fac
haus
schu
ss “
Sola
re M
obili
tät”
Syst
emfr
agen
der
Str
omsp
eich
erun
g
“Erzeugung und Speicherung werden auch zukünftig die räumliche Nähe suchen."
Merke!
