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Dezentralisierung der Stromversorgung: Was ist - Öko-Institut eV

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Dezentralisierung der
Stromversorgung:
Was ist darunter zu verstehen?
4. Göttinger Tagung zu aktuellen Fragen zur Entwicklung der
Energieversorgungsnetze: „Dezentralisierung und Netzausbau“
22. März 2012
Dr. Dierk Bauknecht (d.bauknecht@oeko.de)
Öko-Institut e.V. Freiburg/Darmstadt/Berlin
Agenda: Dimensionen von Dezentralität
und Zentralität
• Standort der Kraftwerke
– Dezentrale Erzeugung
– Geografische Verteilung
• Wo sind Flexibilität und Steuerung verortet?
– Dezentrale & zentrale Flexibilität
– Dezentrale & zentrale Steuerung
– Dezentrale & zentrale Marktplätze
• Eigentümerstruktur & Investitionen
Standort der Kraftwerke
Dezentrale Erzeugung: Definition
• Mögliche Kriterien für die Definition:
– Kapazität
– Verwendete Technologie
– Betriebsweise
– Eigentümerstruktur
• Vorgeschlagene Definition:
– Anschluss ans Verteilnetz oder Eigenverbrauch
Zentrale Anlagen im
Übertragungsnetz
Regionale
Überschüsse,
Überschusse
im
Verteilernetz
Dezentrale Anlagen
im Verteilernetz
Geografische Verteilung
• Sind die Anlagen räumlich verteilt oder z.B. in einer
Region konzentriert?
• Decken sich räumliche Verteilung der Kraftwerke
und räumliche Verteilung des Verbrauchs?
• Standortwahl konventioneller Kraftwerke abhängig
von Verfügbarkeit von Brennstoffen und Wasser
sowie Netzinfrastruktur
• Standortwahl von EE-Anlagen abhängig von
Potentialen (z.B. Windstärke, Einstrahlung etc.)
 Führt zu Konzentration von Windenergie in Nord- und
PV in Süddeutschland
Bisher:
Durchschnittliche
Transportentfernung
von Strom 50 bis 100
km in Deutschland
EU-weit betrachtet
wenig (inter-)
nationaler
Stromtransport
Quelle: AEE 2010
Neue geografische Verteilung:
Die europäische Perspektive
TYNDP [entso e]
Projekt RES4LESS
EU-Kooperationsmechanismen für Erneuerbare und
Auswirkungen auf das Netz
Intelligent Energy Europe, mit ECN, Risoe DTU u.a.
Zentrale Anlagen im
Übertragungsnetz
Regionale
Überschüsse,
Überschusse
im
Verteilernetz
Zentrale Standorte:
Räumlich
konzentriert, nicht
entsprechend
der Nachfrage
Dezentrale Standorte:
Räumlich verteilt
entsprechend
der Nachfrage
Dezentrale Anlagen
im Verteilernetz
Zentrale Anlagen im
Übertragungsnetz
Alte Welt:
konventionelle
Erzeugung
Dezentrale Standorte:
Räumlich verteilt
entsprechend
der Nachfrage
Dezentrale
Systeme
„Offshore +
Desertec“
Regionale
Überschusse
im
Verteilernetz
Dezentrale Anlagen
im Verteilernetz
Zentrale Standorte:
Räumlich
konzentriert, nicht
entsprechend
der Nachfrage
Wo sind Flexibilität und Steuerung verortet?
Dezentrale und zentrale Flexibilität
• In der Erneuerbaren-Energien-Welt spielt
Flexibilität eine zunehmend wichtige Rolle
• Bisher vor allem zentrale Flexibilität:
– Flexibilität konventioneller Kraftwerke
– Zentrale Speicher (PSW), auch außerhalb
Deutschlands
– Lastmanagement großer Verbraucher
Dezentrale und zentrale Flexibilität
• Dezentral: Dezentrale Optionen durch Smart
Grids steuerbar machen
– Demand Side Management (DSM): Verbraucher
am Verteilnetz
– Regelbare dezentrale Erzeugungseinheiten
– Dezentrale Speicher
Dezentrale
Flexibilität
Zentrale
Flexibilität
Zentrale oder dezentrale Steuerung
• Bisher zentrale Anlagen  Zentrale Steuerung
• Dezentrale Anlagen  Dezentrale Steuerung?
1. Auf welcher Ebene findet ein Ausgleich der
zeitlichen Profile von Erzeugung und
Verbrauch statt?
2. Erhält der Verteilnetzbetreiber eine steuernde
Funktion ähnlich dem
Übertragungsnetzbetreiber (Aktiver
Verteilnetzbetreiber)?
Zentrale oder dezentrale Steuerung
Auf welcher Ebene findet ein Ausgleich der
zeitlichen Profile von Erzeugung und Verbrauch
statt?
• Ausgleich auf Übertragungsnetzebene
• Ausgleich auf Verteilnetzebene
• Ausgleich beim einzelnen Verbraucher
Zentrale oder dezentrale Steuerung
dezentraler Anlagen
• Zentrale Steuerung dezentraler Anlagen
– Z.B. Kombikraftwerk- & Schwarmstrom-Projekt
• Große räumliche Verteilung der
Erzeugungseinheiten
• Dezentrale Steuerung dezentraler Anlagen
– Z.B. RegMod Harz
Bildquelle:
www.kombikraftwerk.de
• Ansätze zu stärkerem Ausgleich auf regionaler
Ebene mit erhöhtem Speichereinsatz
 Dezentrale Flexibilitätsmechanismen für
Minimierung von Import/ Export notwendig!
Bildquelle: www.regmodharz.de
Projektbeispiel: CO2DEZ
• CO2-Emissionsminderung durch Ausbau,
informationstechnische Vernetzung und
Netzoptimierung von Anlagen dezentraler,
fluktuierender und erneuerbarer Energieerzeugung in
Deutschland
• Für das Umweltbundesamt, mit SIJ, IZES, ISUSI
• u.a. Simulation eines dezentralen VerbundEnergiesystems mit hohen Anteilen EE und KWK
Dezentrale Steuerung: Netzbetreiber
• Verstärkte Einspeisung von fluktuierenden EE
in Verteilnetze kann zu Spannungsschwankungen und Netzengpässen führen
– Abhilfe durch Netzbetreiber:
• Netzausbau oder
• Steuerung der Spannung und Blindleistung durch
Ausbau der Spannungs-, Erzeugungs- und
Lastüberwachung
Dezentrale Steuerung: Netzbetreiber
Main
computer
Data
communication
Solar
inverter
Data
acquisition
Solar
inverter
LV grid
MV grid
Data
acquisition
Connected loads
Solar
inverter
Industrial
load
(Quelle: Esslinger & Witzmann 2011)
Dezentrale und zentrale Marktplätze
• Märkte dienen als Koordinationsinstrument für
den Einsatz von Kraftwerkskapazitäten
• Koordinationsaufwand erhöht sich durch
verstärkten Einsatz von EE
• Traditionell unterscheidet man zwischen stärker
zentralisiert und stärker dezentralisierten
Marktplätzen
– Strombörsen vs. bilateraler Handel
Dezentrale und zentrale Marktplätze
• Aktuell: Diskussion über dezentral-regional vs.
zentral-(inter-)national ausgerichtete
Marktplätze
– Dezentral: Koordination erfolgt auf regionalen
Märkten und unterstützt dezentrale Steuerung
– Zentral: Koordination auf nationaler Ebene (z.B.
EEX), evtl. unter verstärkter Berücksichtigung
von dezentralen Akteuren
eTelligence – ein regionaler Marktplatz
Zentrale Steuerung
Dezentrale
Flexibilität
Zentrale
Flexibilität
Dezentrale Steuerung
Zentrale Steuerung
Dezentrale
Optionen im
zentralen
Markt
Alte Welt
Dezentrale
Flexibilität
Zentrale
Flexibilität
„Autarkie“ bzw.
dezentrale
Systeme mit
zentralen
Ausgleichsoptionen
Dezentrale Steuerung
Dezentralisierung der Eigentümerstruktur
Dezentralisierung der Eigentümerstruktur
Wie (de)zentral wird die Stromversorgung?
Dezentrale
Autarkie
(Alte Welt)
EUOffshore +
Desertec
Mittelweg
?
Wie können die verschiedenen Dimensionen von Dezentralität und
Zentralität sinnvoll miteinander kombiniert werden?
1) „Technische“ Aspekte
2) Unterschiedliche Visionen der zukünftigen Stromversorgung
Transforming the Grid Electricity system
governance and
network integration of
distributed generation
31
Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!
Öko-Institut e.V.
Dr. Dierk Bauknecht
Email: d.bauknecht@oeko.de
Telefon: 0761-452 95-230
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