Die Zukunft der Energieversorgung
Smart Home Day Prof. Dr.-Ing. Ingo Jeromin
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Prof. Dr.-Ing. Ingo Jeromin
Die Zukunft der Energieversorgung
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Prof. Dr.-Ing. Ingo Jeromin
Historischer Rückblick – Energieversorgung in Darmstadt
Erster Lehrstuhl für Elektrotechnik der Welt an der TH Darmstadt 1882 Erasmus Kittler 1963 (erster) Lehrstuhl für Elektrische Energieversorgung Stromversorgung in Darmstadt begann 1888 mit der „Centralstation für elektrische Beleuchtung“: • •
Gleichstromanlage für ca. 7.500 Lampen Versorgung des Staatstheaters
1897: erste elektr. Straßenbahn durch Darmstadt 15.04.1912: Gründung der Hessischen Eisenbahn AG (HEAG)
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In der Folge Versorgung umliegender Städte und Gemeinden im Odenwald und an der Bergstraße: Groß-Umstadt, Heppenheim, Lindenfels, Reichelsheim, …. Prof. Dr.-Ing. Ingo Jeromin
Die Energiewende setzt auf regenerative Energie unter den von der Ethikkommission definierten Bedingungen Die Abschaltung der Kernkraftwerke sowie der Ausbau der erneuerbaren Energiequellen erfolgt schnell …
… aber wie sieht es mit den Forderungen der Ethikkommission aus?
*)
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2013: ca. 25 % bis 2020: + 1,4 % p.a. Transformabis 2030: + 1,5 % p.a. tionsgeschwinbis 2050: + 1,5 % p.a. digkeit Prof. Dr.-Ing. Ingo Jeromin
*) Bei deutlicher Energieeinsparung und deutlichem Import!
Die Energiewende bewirkt ein Überangebot an (temporär) verfügbarer Kraftwerksleistung 100000 90000
Installierte Leistung in Megawatt
92.995
2016: 103.140
85.402 78.839 72.949
80000 70000
62.161
60000
51.609
50000
42.540
40000
34.661 31.486 27.855 30000 23.923 20.508 20000 17.270
10000 0
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Verfügbare Leistung in MW
2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 80 000
60 000
40 000
20 000
0
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Verfügbare konventionelle Kraftwerke 2016: 92,54 GW
Die Summe aus verfügbarer konventioneller und installierter regenerativer Leistung übersteigt die zeitgleich nutzbare Leistung deutlich. Der Einsatz von Speichern wird unerlässlich. Die höchste Einspeiseleistung tritt im Verteilnetz auf (über 80% der Kapazität).
Aufbau des Energieversorgungsnetzes & Veränderungen Veränderte Einspeisung
• • • • •
Windkraft Photovoltaik Kernenergie-Ausstieg Blockheizkraftwerke Biomasse
Höchstspannung 380/220 kV
Großindustrie
Hochspannung 110 kV
Großverbraucher
Mittelspannung 10/20 kV
Neue elektr. Verbraucher
• •
Gewerbe
Elektrofahrzeuge Wärmepumpen
Niederspannung 0,4 kV
Elektrische Speicher Kleinverbraucher Gewerbe
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Die Energiewende bewirkt ein Überangebot an (temporär) verfügbarer Kraftwerksleistung
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Die Erneuerbaren Energien drängen die konventionellen Kraftwerke aus dem Markt 70
51€/MWh €/MWh 60
Grenzkosten Steinkohle ≈ 25-35€/MWh 50
40
30
20
Trendlinie
26€/MWh
10
Grenzkosten Braunkohle und Kernenergie ≈ 20-25€/MWh 0 2011
2012 Prof. Dr.-Ing. Ingo Jeromin
2013
2014
2015
Entwicklung Spot-Preis Day-ahead seit 2011 (monatlicher Durschnitt)
2016
Quelle: Amprion GmbH
Grenzkosten Gas ≈ 45-55€/MWh
Stromproduktion und Börsenstrompreise – Deutschland April 2017
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Brutto-Stromerzeugung nach Energieträgern 2015 Brutto-Stromerzeugung 2015 in Deutschland: 651,8 Mrd. Kilowattstunden* - Anteile an der Brutto-Stromerzeugung in Prozent -
Erdgas 9,1% Steinkohle 18,1%
Heizöl, Pumpspeicher und Sonstige 4,8%
Wind onshore 12,2%
Erneuerbare 30,1%
Wind offshore 1,3% Biomasse 6,8% Wasser 3,0% Photovoltaik 5,9% Siedlungsabfälle 0,9% Geothermie 0,02%
Braunkohle 23,8% Kernenergie 14,1%
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Quellen: BDEW, AG Energiebilanzen Stand: 01/2016 Prof. Dr.-Ing. Ingo Jeromin
* vorläufig
…..neue Technologien penetrieren in den etablierten Markt – Power-to-heat (P2H) Kaltes Wasser
Strom
Heißwasser
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Wärmespeicher der N-ERGIE Nürnberg
…..neue Technologien penetrieren in den etablierten Markt – Power-to-Gas (P2G)
Protonen-Austausch-Membran (PEM): 60 m³ Wasserstoff pro Stunde (180 kW) fb eit © 2017 Hochschule Darmstadt www.h-da.de
Elektrische Leistung: Prof. Dr.-Ing. Ingo Jeromin
320 kW
Die Unabhängigkeit der Verbraucher nimmt zu – Das Aktiv-Stadthaus der ABG in Frankfurt
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Die Netze müssen der Veränderung folgen – Smart Grid Netzkonzepte
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Der Blick in die Zukunft
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Das Energiesystem der Zukunft ist modular gemäß dem Prinzip der technischen Subsidiarität aufgebaut
Gebäude
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Stadt / Umland 20% Prof. Dr.-Ing. Ingo Jeromin
Deutschland
25%
Quartier / Dorf
20%
20%
Europa
15%
Energiemanagement der Zukunft – Flexible Kopplung der Medien
Wärme Speicher
Geothermie, Solarthermie, Müll
Wärme Power to Heat (P2H)
Heat to Power (H2P) Gas to Heat (G2H)
Speicher
Elektrische Energie
Power to Gas (P2G)
Gas Speicher
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Regenerative Energien
Gas to Power (G2P)
Gas
Erdgas, Biomasse
Flexible Steuerung der Lasten und der Erzeugung Flexible Erzeugung
Flexible Verbraucher
Smart Home
Energie Effizienz
Neue Speicher E-Mobilität / Hausspeicher
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Was passiert in der Zukunft? Gebäudeintegrierte Photovoltaik auf jedem Haus
Batteriespeicher für Jedermann
Abschaltung Kernkraftwerke Photovoltaik aus dem Drucker Wüstenstrom DESERTEC
Permutationsreaktor
40 Mio. Elektroautos in Deutschland
Energieeffizienz Kernfusionsreaktor Flatrate Tarife fb eit © 2017 Hochschule Darmstadt www.h-da.de
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Energiegenossenschaften Elektrische Wärmepumpe für jedes Haus
Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit
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Prof. Dr.-Ing. Dipl.-Wirtsch.-Ing. Ingo Jeromin Birkenweg 8 64295 Darmstadt Mail:
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