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Die Einbindung erneuerbarer Energien ins Smart Grid -Wie wird die zukünftige Energieversorgung nachhaltig sichergestelltg g

Dr Jürgen Jarosch Elektro Technologie Zentrum StuttgartDr. Jürgen Jarosch, Elektro Technologie Zentrum, Stuttgart

10.05.2012 Integrata-Kongress Smart Grid © etz 1

AgendaAgenda

Ausgangspunkt Endlichkeit fossiler Energien

Lösung: Energiewende mit Erneuerbaren Energieng g g

Probleme bei der Umsetzung

Lö i lli VLösung: intelligente Vernetzung

Der Weg zum Smart Grid


Die Endlichkeit fossiler EnergiequellenDie Endlichkeit fossiler Energiequellen


Quelle: www.oekosystem-erde.de

Der Energiepreis als IndikatorDer Energiepreis als Indikator


Die EnergiewendeDie Energiewende

• Umstellung der Energieträger

• Erneuerbaren Energien haben Potenzial

• Der Ausbau ist angelaufen:

• Photovoltaik

• Windkraft

• WasserkraftWasserkraft

• Biomasse

• Welche Konsequenzen ergeben sich?Welche Konsequenzen ergeben sich?


Der Ausbaustand erneuerbarer EnergienDer Ausbaustand erneuerbarer Energien

Bruttostromerzeugungskapazitäten (in GW)

2010Steinkohlen einschl. Mischfeuerung 30,2 Braunkohlen 22,7 Heizöl 5,9 Gase 23,8 Kernenergie 21,5 Wasser 10,4 Wind 27,2 Photovoltaik 17,3 Geothermie 0,0075 Biomasse 4,9

Quelle: Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie, Statistisches Bundesamt, Arbeitsgruppe Erneuerbare

Sonstige 6,2 Insgesamt 170,1 Erneuerbare


Arbeitsgruppe Erneuerbare Energien-Statistik (AGEE-Stat)Energien 59,9

Der Ausbaustand erneuerbarer EnergienDer Ausbaustand erneuerbarer Energien Bruttostromerzeugung (in TWh)

2011Steinkohlen 114,5 Braunkohlen 150,5 Mineralöl 7 0Mineralöl 7,0 Erdgas 83,5 Kernenergie 108,5 Windkraft 46,5 ,Wasserkraft 24,6

davon regenerativ 19,0 übrige 76,9

Biomasse 32,0 Photovoltaik 19,5 Müll 5,0

andere 20 4

Quelle: Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie, Statistisches Bundesamt, Arbeitsgruppe Erneuerbare Energien-Statistik

andere 20,4 Insgesamt 612,0 Erneuerbare Energien 117,0Bruttostromverbrauch 607,0


(AGEE-Stat)Bruttostromverbrauch 607,0

Was leisten die erneuerbaren Energien?Was leisten die erneuerbaren Energien?

Installierte Leistung Installierte Leistung zum 31.05.2011:

18,38 GW

zum 31.05.2011:

18,38 GW,,


Grafik: SMA

Was leisten die erneuerbaren Energien?Was leisten die erneuerbaren Energien?

Installierte Leistung Installierte Leistung zum 31.12.2011:

24,83 GW

zum 31.12.2011:

24,83 GW,,


Grafik: SMA

Das Potenzial erneuerbarer EnergienDas Potenzial erneuerbarer Energien

10.05.2012 Integrata-Kongress Smart Grid © etz 10Quelle: Wiechmann, EnBW, 2011

Probleme aus technischer Sicht - PVProbleme aus technischer Sicht - PV

Leistungsverlauf bei Photovoltaik

Grafik: SMA


Probleme aus technischer Sicht - WindProbleme aus technischer Sicht - Wind

Problemfeld WindkraftWindeinspeisung vom 24.12.2009 bis 10.01.2010

Grafik: SMA


Quelle: Wiechmann, EnBW, 2011

Probleme aus technischer Sicht - NetzProbleme aus technischer Sicht - Netz

Am Beispiel Versorgungsnetzstruktur

• Energieversorgungsnetze lokal sehr unterschiedlich ausgebaut

• Derzeit kein Problem: Großstadt kann PV-Leistung gut g g„verwerten“ („Grundlast“)

• Problem: Kleinstadt, Kommunen im ländlichen Raum: ÜÜberschuss!

• Folge: Massive Erhöhungen der Last am Transformator bis hin zu Spannungs und Frequenzerhöhungenzu Spannungs- und Frequenzerhöhungen

• Netzsimulationen zeigen heute schon, dass Kabelnetze und Transformatoren für diesen Fall nicht immer gewappnet sindTransformatoren für diesen Fall nicht immer gewappnet sind


Probleme aus ökonomischer SichtProbleme aus ökonomischer Sicht


Was ist gefordert?Was ist gefordert?

Wie können dezentrale Energieversorgung und Verbrauch / aktuelle Lastsituationen zusammen kommen?

Paradigmenwechsel gefordert

In der traditionellen Stromversorgung folgt die Erzeugung der Last

In der zukünftigen Stromversorgung folgt die Last der Erzeugung


Lösung Smarte EnergielogistikLösung Smarte Energielogistik

In der traditionellen Stromversorgung folgt die Erzeugung der Last

Wenige große Kraftwerke

Unidirektionale Lastflüsse von zentralen Kraftwerken zu Verbrauchern

Regelbare Kraftwerke folgen dem Lastbedarf

In der zukünftigen Stromversorgung folgt die Last der Erzeugung

Viele kleine dezentrale Stromerzeugungsanlagen

Multidirektionale Lastflüsse zwischen dezentralen E i lEnergieerzeugungsanlagen

Variable Stromerzeugung erfordert Energiemanagement mit regelbaren dezentralen Anlagen


regelbaren dezentralen Anlagen

Welche Last ist smart steuerbar?Welche Last ist smart steuerbar?

Stromnachfrage nach Bedarfsarten in D (537 TWh in 2005, ohne Verkehr)


Quelle: Wiechmann, EnBW, 2011

Was bringt das Smarte Netz?Was bringt das Smarte Netz?

• Steuerung und Kontrolle von Produkten und automatischen Abläufeng

• Möglichkeit der externen Steuerung von Geräten

• Verhaltensabhängige Gerätesteuerung innerhalb des GebäudesVerhaltensabhängige Gerätesteuerung innerhalb des Gebäudes

• Geräte übergreifende Routinen wie z. B. Wecker klingelt, Kaffeemaschine geht an, Wasser wird vorgewärmt

• Effizienzsteigerung: Periodenvergleich, Vergleich unterschiedlicher Geräte, Planungen von Energieverbrauch in Abhängigkeit von Preis

• Gerätekommunikation per SMS und E-Mail oder Visualisierung über TV, PC, Smartphone

A bi t A i t d Li i K t P d kt d Di tl i t• Ambient Assisted Living – Konzepte, Produkte und Dienstleistungen, die neue Technologien und soziales Umfeld verbinden mit dem Ziel, die Lebensqualität zu erhöhen


Das Smarte Netz erfordert KommunikationDas Smarte Netz erfordert Kommunikation

• Datenkommunikation zwischen allen Energiequellen und Energieverbrauchern

• A l ll i l t D t i G bä d• Auslesen aller energierelevanter Daten im Gebäude


Aufbau des Smarten NetzesAufbau des Smarten Netzes


Quelle: VDE, 2011

Anbindung des Smart HomeAnbindung des Smart Home


Der Weg zum Smart GridDer Weg zum Smart Grid

Ist das wirklichIst das wirklich vorstellbar und machbar?


Status quo: Zentrale EnergieversorgungStatus quo: Zentrale Energieversorgung


Aufbau Smart Metering- Smart GridAufbau Smart Metering Smart Grid


Dynamische TarifeDynamische Tarife –– Ausbau EEAusbau EE –– Rückbau FossilRückbau FossilDynamische Tarife Dynamische Tarife –– Ausbau EE Ausbau EE –– Rückbau FossilRückbau Fossil


E-Mobility Ausbau EE Optimierung RegelleistungE-Mobility – Ausbau EE – Optimierung Regelleistung


Ergebnis: Energiewende 20xxErgebnis: Energiewende 20xx


Ausblick: Beispiel ElektromobilitätAusblick: Beispiel Elektromobilität

M k “ d S ll d k• Man „tankt“ an der Stelle, an der man parkt

• Noch nie war smarte Unterstützung so wertvoll …


Quelle: Mennekes

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Dr. Jürgen JaroschElektro Technologie Zentrum

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