Die Zukunft der Energieversorgung

Smart Home Day Prof. Dr.-Ing. Ingo Jeromin

© 2017 Hochschule Darmstadt www.h-da.de

Prof. Dr.-Ing. Ingo Jeromin

Die Zukunft der Energieversorgung

fb eit © 2017 Hochschule Darmstadt www.h-da.de

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)

fb eit © 2017 Hochschule Darmstadt www.h-da.de

 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?

*)

fb eit © 2017 Hochschule Darmstadt www.h-da.de

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

fb eit © 2017 Hochschule Darmstadt www.h-da.de

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

Prof. Dr.-Ing. Ingo Jeromin

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

Prof. Dr.-Ing. Ingo Jeromin

Die Energiewende bewirkt ein Überangebot an (temporär) verfügbarer Kraftwerksleistung

fb eit © 2017 Hochschule Darmstadt www.h-da.de

Prof. Dr.-Ing. Ingo Jeromin

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

fb eit © 2017 Hochschule Darmstadt www.h-da.de

Prof. Dr.-Ing. Ingo Jeromin

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%

fb eit © 2017 Hochschule Darmstadt www.h-da.de

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

fb eit © 2017 Hochschule Darmstadt www.h-da.de

Prof. Dr.-Ing. Ingo Jeromin

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

fb eit © 2017 Hochschule Darmstadt www.h-da.de

Prof. Dr.-Ing. Ingo Jeromin

Die Netze müssen der Veränderung folgen – Smart Grid Netzkonzepte

fb eit © 2017 Hochschule Darmstadt www.h-da.de

Prof. Dr.-Ing. Ingo Jeromin

Der Blick in die Zukunft

fb eit © 2016 Hochschule Darmstadt www.h-da.de

Prof. Dr.-Ing. Ingo Jeromin

Das Energiesystem der Zukunft ist modular gemäß dem Prinzip der technischen Subsidiarität aufgebaut

Gebäude

fb eit © 2017 Hochschule Darmstadt www.h-da.de

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

fb eit © 2017 Hochschule Darmstadt www.h-da.de

Prof. Dr.-Ing. Ingo Jeromin

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

fb eit © 2017 Hochschule Darmstadt www.h-da.de

Prof. Dr.-Ing. Ingo Jeromin

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

Prof. Dr.-Ing. Ingo Jeromin

Energiegenossenschaften Elektrische Wärmepumpe für jedes Haus

Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit

© 2017 Hochschule Darmstadt www.h-da.de

Prof. Dr.-Ing. Ingo Jeromin

Prof. Dr.-Ing. Dipl.-Wirtsch.-Ing. Ingo Jeromin Birkenweg 8 64295 Darmstadt Mail: [email protected]