Versorgungssicherheit im Verbundnetz bei vorwiegender Nutzung regenerativer Primärenergien

1 Grundlagen der Stromversorgung und Status Quo 2 Veränderte Anforderungen an das europäische Verbundnetz 3 Lösungsansätze zur Netzstabilisierung 4 „Smart Grid“ als langfristige Vision eines Stromnetzes

# 1 Grundlagen der Stromversorgung und Status Quo Aufbau eines “klassischen” Stromnetzes und Verbundbetrieb # Starke Gliederung der Infrastruktur in Erzeugungseinrichtungen, Übertragungsnetze und Verbraucher

Einspeisung vorwiegend durch Großkraftwerke in höhere Spannungsebenen 1 Grundlagen der Stromversorgung und Status Quo Aufbau eines “klassischen” Stromnetzes und Verbundbetrieb Einspeisung vorwiegend durch Großkraftwerke in höhere Spannungsebenen Gliederung des Stromnetzes in verschiedene Spannungsebenen (höhere Spannung für weitere Übertragung)

1 Grundlagen der Stromversorgung und Status Quo Aufbau eines “klassischen” Stromnetzes und Verbundbetrieb Verbundbetrieb: Kopplung verschiedener Netze (gleiche Frequenz) führt zu Redundanz und Flexibilität

r r 1 Grundlagen der Stromversorgung und Status Quo Klassische Primärenergieträger r Elektrische Energie r Primärenergie Primärenergieträger als Speicher für Energie, welche in elektrische Energie umgewandelt werden kann

1995 1 Grundlagen der Stromversorgung und Status Quo Klassische Primärenergieträger 1995 Früher: v.a. fossile Primärenergieträger Kraftwerke meist auf genau einen Primärenergieträger ausgelegt

1 Grundlagen der Stromversorgung und Status Quo Netzfrequenz und Tageslastdeckung Flosdorff, René/Hilgarth, Günther: Elektrische Energieverteilung, 8. Auflage, Stuttgart/Leipzig/Wiesbaden 2003 S. 320 Stromverbrauch nicht konstant, sondern tages- und jahreszeitabhängig - erzeugte Strommenge muss möglichst exakt dem Strombedarf entsprechen, andernfalls Frequenzänderung

1 Grundlagen der Stromversorgung und Status Quo Netzfrequenz und Tageslastdeckung Flosdorff, René/Hilgarth, Günther: Elektrische Energieverteilung, 8. Auflage, Stuttgart/Leipzig/Wiesbaden 2003 S. 320 Grundlast: nur geringfügige Veränderungen b gedeckt von schwer regelbaren Kraftwerken (z.B. Kernkraftwerke)

1 Grundlagen der Stromversorgung und Status Quo Netzfrequenz und Tageslastdeckung Flosdorff, René/Hilgarth, Günther: Elektrische Energieverteilung, 8. Auflage, Stuttgart/Leipzig/Wiesbaden 2003 S. 320 Mittel- und Spitzenlast: stetige Anpassung an den Strombedarf anhand von Prognosen

1 Grundlagen der Stromversorgung und Status Quo 2 Veränderte Anforderungen an das europäische Verbundnetz 3 Lösungsansätze zur Netzstabilisierung 4 „Smart Grid“ als langfristige Vision eines Stromnetzes

Energiewende: Ablösung fossiler Primärenergieträger durch Regenerative 2 Veränderte Anforderungen an das europäische Verbundnetz Erhöhung des Anteils der regenerativen Primärenergieträger XXX XXXXXX XXXX Energiewende: Ablösung fossiler Primärenergieträger durch Regenerative Beeinflussung der Verfügbarkeit regenerativer Primärenergien durch Ort und Zeit

2 Veränderte Anforderungen an das europäische Verbundnetz Erhöhung des Anteils der regenerativen Primärenergieträger Flosdorff, René/Hilgarth, Günther: Elektrische Energieverteilung, 8. Auflage, Stuttgart/Leipzig/Wiesbaden 2003 S. 320 Stromerzeugung kann bei einer Vollversorgung aus regenerativen Energien nur unzureichend an den Bedarf angepasst werden b drohende Versorgungsengpässe

r 2 Veränderte Anforderungen an das europäische Verbundnetz XXXXXX Zunehmende Dezentralisierung der Versorgungseinrichtungen XXXXXX r Bislang unzureichende Beteiligung dezentraler Kleinsteinspeiser an der Spannungshaltung b Gefährdung der Netzstabilität Trend: dezentrale, kleine Anlagen statt großer Kraftwerke als Folge von Bürgerprotesten und der Liberalisierung des Strommarktes

1 Grundlagen der Stromversorgung und Status Quo 2 Veränderte Anforderungen an das europäische Verbundnetz 3 Lösungsansätze zur Netzstabilisierung 4 „Smart Grid“ als langfristige Vision eines Stromnetzes

3 Lösungsansätze zur Netzstabilisierung Beteiligung dezentraler Einspeiser an der Spannungshaltung Nutzung der bereits vorhandenen Technik in PV-Anlagen zur Regelung der Einspeisung Zusammenschluss kleinerer Anlagen zu zentral gesteuerten und geregelten “virtuellen Kraftwerken”

3 Lösungsansätze zur Netzstabilisierung Glättung von Lastspitzen Flosdorff, René/Hilgarth, Günther: Elektrische Energieverteilung, 8. Auflage, Stuttgart/Leipzig/Wiesbaden 2003 S. 320 Möglichkeiten: Kurzfristige, zentral gesteuerte Abschaltung von energiespeichernden Verbrauchern (Schwimmbadheizungen, Kühlhäuser etc.) zur Reduktion der Spitzenlast Statt alleiniger Anpassung der Stromerzeugung gleichzeitige Anpassung des Verbrauches

# 3 Lösungsansätze zur Netzstabilisierung Energiespeicherung mögliche Kurzzeitspeicher: Akkumulatoren, Druckluftspeicherung, Pumpspeicher; Power-to-Gas-Konzept als mögliches Langzeitspeichersystem Überbrückung von Perioden mit geringem primärenergetischen Angebot durch Energiespeicher, dazu Umwandlung elektrischer Energie in andere Energieformen

1 Grundlagen der Stromversorgung und Status Quo 2 Veränderte Anforderungen an das europäische Verbundnetz 3 Lösungsansätze zur Netzstabilisierung 4 „Smart Grid“ als langfristige Vision eines Stromnetzes

Erweiterung des Stromnetzes um eine Kommunikationsschicht 4 „Smart Grid“ als langfristige Vision eines Stromnetzes Vernetzung von Verbrauchern und Erzeugern durch Informationstechnologie Physische Verbindung Datenverbindung Erweiterung des Stromnetzes um eine Kommunikationsschicht Smart Grid als Endzustand einer über Datenleitungen vernetzten Stromversorgungsinfrastruktur

4 „Smart Grid“ als langfristige Vision eines Stromnetzes Vernetzung von Verbrauchern und Erzeugern durch Informationstechnologie Physische Verbindung Datenverbindung Wiedererlangen der mit dem Wechsel zu regenerativen Primärenergieträgern eingeschränkten Flexibilität im Stromnetz

4 „Smart Grid“ als langfristige Vision eines Stromnetzes Weitere Nutzungsmöglichkeiten des Smart Grids Neuartige Geschäftskonzepte b Nachhaltige Veränderung des Strom- und Energiemarktes Ermöglichung neuer Kontroll- und Steuermechanismen, z.B. zentrale Steuerung aller Verbraucher eines Haushaltes über das Internet

Innovationspotential 4 „Smart Grid“ als langfristige Vision eines Stromnetzes r Erhebliches Innovationspotential

r Eine Energiewende ist beim heutigen Stand der Technik nur sehr schwer umsetzbar