K DER STROMVERSORGUNG MIT WÄRME-, G VERKEHRSSEKTOR · Christine Brandstätt, Fraunhofer IFAM 1©...
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1 © Christine Brandstätt, Fraunhofer IFAM
Christine Brandstätt
KOPPLUNG DER STROMVERSORGUNG MIT WÄRME-,
GAS- UND VERKEHRSSEKTOR
INNOVATIONSFORUM “ENERGIEWIRTSCHAFT NEU GEDACHT”
DER WIRTSCHAFTSFÖRDERUNG BREMEN AM 25. APRIL 2017
Strom
Wärme
Gas
Verkehr
Quelle: faz.net Quelle: tws.de
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Energieforschung bei Fraunhofer IFAM
Energie-system-analyse
Wasserstoff-technologie
Elektrische Energie-speicher
Elektrische Antriebe
Technische Qualifi-
zierung und Beratung
Energiewirtschaft
Energieversorgung
Energieeffizienz
volkswirtschaftliche Analysen
Marktprognosen und -design
Wärmenetze & KWK
Energie- und Klimaschutzkonzepte
Elektromobilität und Wohnen
Effizienz von Gebäuden
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Agenda
1. Flexibilität und Sektorkopplung
im Überblick
2. Forschungsaktivitäten zum
Thema
3. Schlussforlgerung
faz.net
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Sektorkopplung und Flexibilität
Sektorkopplung
meint die stärkere Verzahnung und
gemeinsame Optimierung
verschiedener Energiesektoren.
Flexibilität
ist die Fähigkeit einer Anlage ihre
Stromerzeugung bzw.
ihren Stromverbrauch zur
Stabilisierung der Energie-
versorgung mit erneuerbaren
Energien anzupassen.
Strom-netz
Wärmenetz
gas-
store Strom-
speicher Gas-netz
Gas-kraftwerk
Wärme-speicher
KWK
Elektro-lyseur
bivalente Betriebsmitte
l
Elektro-fahrzeug
BSZ-Fahrzeug
Verkehr
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Potenzial von Flexibilität durch Sektorkopplung
weitere Flexibilitäten: Demand-Side-Management, Pumpspeicherwerke, …
Verkehr
Wärme
Strom
Power-to-Heat
Batterien /
E-Fahrzeuge
Dekarbonisierung von Sektoren mit
bislang schlechter CO2-Bilanz
Power-to-Gas
Ausgleich von Netzengpässen und
schwankender EE-Erzeugung
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bis zu 140 GW Stromüberschuss und bis zu 80 GW Unterdeckung
Größenordnungen
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bis zu 140 GW Stromüberschuss und bis zu 80 GW Unterdeckung
steigende Netzknappheiten: 2017 bereits fast 7 TWh Redispatch,
Einspeisemanagement ähnlich hoch (Quelle: netztranzparenz.de)
Größenordnungen
Quelle: BDEW
Quelle: BDEW
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Größenordnungen
bis zu 140 GW Stromüberschuss und bis zu 80 GW Unterdeckung
steigende Netzknappheiten: 2017 bereits fast 7 TWh Redispatch,
Einspeisemanagement ähnlich hoch (Quelle: netztranzparenz.de)
andere Sektoren deutlich weniger nachhaltig als der Stromsektor
Quelle: UBA
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Voraussetzungen von Flexibilität durch Sektorkopplung
technisch: Eigenschaften von Anlagen zur Energieumwandlung
Können Erzeugung und Verbrauch geregelt werden?
Wie lange? Wie kurzfristig? In welchem Umfang?
institutionell: Regulierung und Marktregeln
Sind Anpassungen von Erzeugung und Verbrauch erlaubt?
Über welchen Zeitraum? Mit welchem Vorlauf? In welchen Mengen?
wirtschaftlich: möglich durch finanzielle Anreize und Erlöschancen
Wird zusätzliche Stabilität / Flexibilität vergütet? Kommen Einsparungen
bei den Anlagenbetreibern an?
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Voraussetzungen von Flexibilität durch Sektorkopplung
technisch: Eigenschaften von Anlagen zur Energieumwandlung
Können Erzeugung und Verbrauch geregelt werden?
Wie lange? Wie kurzfristig? In welchem Umfang?
institutionell: Regulierung und Marktregeln
Sind Anpassungen von Erzeugung und Verbrauch erlaubt?
Über welchen Zeitraum? Mit welchem Vorlauf? In welchen Mengen?
wirtschaftlich: möglich durch finanzielle Anreize und Erlöschancen
Wird zusätzliche Stabilität / Flexibilität vergütet? Kommen Einsparungen
bei den Anlagenbetreibern an?
• Reaktionszeiten von Elektrolyseuren
• Verschleiß von Batterien im E-Fahrzeug
• Leistungsgrößen von Elektrokesseln in
Wärmenetzen
• Speicherdauer von Batterien
• langsame Anpassungen des Regelrahmens
(Einspeisemanagement, Redispatch)
• ineffiziente Umwandlung unerwünscht / Fokus
auf Verringerung des CO2-Ausstoßes
• Begünstigung der volkswirtschaftlich
effizientesten Maßnahmen
• unterschiedliche Energiepreisbestandteile in
den Sektoren und für unterschiedliche
Technologien
• (noch) hohe Investitionskosten bei Elektrolyse
und E-Fahrzeugen
• fehlende Anreize für systemdienliches
Verhalten
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Die Forschungsprojekte: MuGriSto und MuSeKo
Multi-Grid-Storage -
Flexibilität für die Stromversorgung aus Gas- und Wärmenetzen
Multi-Sektor-Kopplung -
Flexibilität für die Stromversorgung aus Gas- und Wärmenetzen
Speicherung von Überschuss-Strom aus erneuerbaren Energien
in Speicherketten basierend auf Wärme-, Gas und Verkehr
(grober Vergleich zu anderen Speichertechnologien)
Modellierung sektorübergreifender Anlagenkombinationen,
die Strom flexibel aufnehmen und abgeben
Wirtschaftlichkeit und Systemdienlichkeit entsprechender Investitionen unter
heutigen und künftigen Rahmenbedingungen
MuSeK
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Modellierung von Sektorkopplung mit MuGriFlex
-1,00
0,00
1,00
2,00
3,00
4,00
5,00
6,00
7,00
0
2.000
4.000
6.000
8.000
10.000
12.000
Str
om
pre
is [
ct/
kW
h]
Wä
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g [
kW
]
Versorgung EK Versorgung KWK Versorgung Speicher
Einspeicherung EK Einspeicherung KWK Wärmeerzeugung GK
Wärmelast Strompreis
MuSeK
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weitere Projekte in diesem Kontext
Innovation Energiespeicher - Chancen der deutschen Industrie
(gefördert durch die Hans-Böckler Stiftung)
Analyse möglicher Investitions- und Beschäftigungseffekte durch den Einsatz
von Batterien und Wasserstofftechnologien
Drahtlos
(gefördert durch das BMWi)
Einsatz von induktiver Ladung in E-Fahrzeugen zur Optimierung der
Energieversorgung von Gebäuden
Wärmebedarfs- und –marktstudie Hannover
(im Auftrag der Stadtwerke Hannover)
gebäudescharfe Fortschreibung des Wärmebedarfs bis 2050, Szenarien zur
künftigen Versorgungstechnik und Erreichung der Klimaschutzziele
darüber hinaus: Power-to-X, Speicher in der Industrie, E-Mobilität im
Wohnbereich und in der Regelleistung, zukunftsfähige Wärmeversorgung
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Schlussfolgerung
Flexibilität und Sektorkopplung sind Zukunftsthemen aufgrund von
mehr fluktuierender Erzeugung,
stärkeren Netzengpässen und
hohem Bedarf für CO2-arme Energie.
Aktuell werden politische und wirtschaftliche Rahmenbedingungen entwickelt
– auf Basis von
Forschungsergebnissen und
ersten Praxiserfahrungen.
Das IFAM forscht, erprobt und berät zu innovativer Energieversorgung
und ihren Rahmenbedingungen in verschiedenen Sektoren.
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VIELEN DANK FÜR IHRE AUFMERKSAMKEIT.
Bitte stellen Sie gerne noch fragen.
Christine Brandstätt M.Sc.
Fraunhofer IFAM
Energiesystemanalyse
+49 (0) 421 2246 – 7027