Fraunhofer-Energiewende-Barometer 2019: Energiewende ist zu langsam

2019 Fraunhofer Symosium Energiewende_6243Der Umbau des Energiesystems steht unter Beobachtung von drei Fraunhofer-Instituten. Den jährlichen Entwicklungsstand fassen die Wissenschaftler im Energiewende-Barometer zusammen. Für 2019 haben drei Professoren der Fraunhofer-Institute in Kassel, Karlsruhe und Freiburg Veröffentlichung der Ergebnisse mit einer Warnung verknüpft. Um die Klimaziele von Paris zu erreichen muss die Energiewende massiv vorangetrieben werden. Neben vermehrten Ausbau von Solar- und Windparks geht es vor allem darum, die Sektorenkopplung zu entwickeln.

„In die nächste Phase der Energiewende müssen die Sektoren Verkehr, Wärme und Industrie unbedingt einbezogen werden. Dazu brauchen wir den politischen Willen und gesellschaftliche Akzeptanz, um die in Paris gesetzten Klimaziele zu erreichen,“ so das gemeinsame Fazit von Clemens Hoffmann, Leiter Fraunhofer-Institut für Energiewirtschaft und Energiesystemtechnik (IEE), Hans-Martin Henning, Leiter Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme (ISE) und Mario Ragwitz, stellvertretender Leiter Fraunhofer-Institut für System und Innovationsforschung (ISI). Neben einem Ausbau einer CO2-freien Energieerzeugung bedeute dies eine Sanierung von Gebäuden, die Elektrifizierung der Wärmeerzeugung und der Mobilität sowie die Entwicklung CO2- emissionsfreier Industrieprozesse.

Weiterlesen

Gebäude-Energiemanagement als zentraler Akteur im Smart Grid

Siemens-Kempten-31Wie wird das Smart Grid eigentlich smart? Für den Ausgleich von flexiblen Stromangebot und flexibler Stromnachfrage gibt es unterschiedliche Ideen: Zunächst war es die Waschmaschine, die sich nach der Stromproduktion aus Sonne und Wind richten sollte. Inzwischen wird das Flexibilitätspotenzial der Stromnachfrage bei der Steuerung bei Elektroautos, Wärmepumpen und Stromspeichern gesehen. Ausprobiert haben das die Unternehmen Siemens und Allgäuer Überlandwerk. Im Modellprojekt pebbles arbeiten sie gemeinsam daran, ein Smart Grid in der Realität aufzubauen und einen Lokalen Marktplatz zu erproben. Über die Erfahrungen aus Wilpoldsried berichten Michael Lucke, Allgäuer Überlandwerk und Stefan Nießen, Siemens im Gespräch mit der Zeitschrift EW – Magazin für die Energiewirtschaft. 

Der Name pebbels steht für „Peer-to-Peer Energiehandel auf der Basis von Blockchain“. Ziel ist die Implementierung eines lokalen Marktplatzes, bei dem Erzeuger, Verbraucher und  Prosumer ihren Strom verkaufen und die Flexibilität ihrer Geräte vermarkten können. Das sei in Deutschland bisher noch nicht in der Praxis getestet worden, auch wenn die Idee dazu schon fast „Common sense“ sei, betont Nießen.

Die Stromanbieter sind Betreiber von kleineren Photovoltaikanlagen, die Konsumenten sind normale Verbraucher und auch intelligente Verbraucher mit Gebäudemanagementsystem, das den Strombedarf ihrer Wärmepumpe, des elektrischen Autos und die Stromspeicherung automatisch regelt. Auf dem Markt handeln diese Teilnehmer primär untereinander, können aber am Handel auf übergeordneten Märkten teilnehmen. Wichtigstes Ziel war zu zeigen, dass dies technisch einwandfrei funktioniert.

Weiterlesen

Kopplung von Strom- und Gasnetz über „Hybridge“

_MG_9683Stromüberschüsse und Netzengpässe verhelfen dem Energieträger Wasserstoff zu einem neuen Schub. Der Übertragungsnetzbetreiber Amprion und der Fernleitungsnetzbetreiber Open Grid Europe (OGE) wollen im Emsland über eine Power-to-Gas-Anlage von 100 MW den Energietransport im Strom- und Gasnetz verbinden. Im Interview mit der Zeitschrift EW – Magazin für die Energiewirtschaft erläutert Thomas Hüwener, Mitglied der Geschäftsführung der OGE, weshalb es wichtig ist, die Energiewirtschaft ganzheitlich zu betrachten. 

Das Unternehmen OGE betreibt mit rund 12.000 km längste Gasfernleitungsnetz in Deutschland. Hüwener ist überzeugt, dass sich die vereinbarten Klimaziele von Paris, der Ausbau der erneuerbaren Energien, der Ausstieg aus der Kernenergie und die sukzessive Stilllegung von Kohlekraftwerken nur in enger Partnerschaft von Strom- und Gasinfrastruktur bewältigen lassen. 

Dabei kann das Gasnetz die Speicherung von Energie übernehmen. Zum einem gibt es in einem großen Gasnetz Druckspiele, die man als Leitungspuffer bezeichnet, wo schon eine Speicherfähigkeit inbegriffen ist. Zum anderen gibt es Marktspeicher im Handelsbereich, die hier perspektivisch angeboten werden können, erläutert Hüwener.

Der Kern von Hybridge ist ein Elektrolyseur, der aus Strom Wasserstoff produzieren soll. Im Unterschied zu bisherigen Forschungs- und Modellprojekten soll das Projekt Hybridge zeigen, dass ein Elektrolyseur auch in großem Maßstab technisch einwandfrei funktioniert. Überschüssiger Strom aus erneuerbaren Energien, der andernfalls zukünftig abgeregelt würde, wird in Wasserstoff umgewandelt. Der erzeugte Wasserstoff kann ins Gasnetz eingespeist werden oder auch von der Industrie in der näheren Umgebung direkt genutzt werden. Auch der Anschluss von Wasserstofftankstellen für LKW oder Züge gehört zum Projektscope.

Als Standort wurde Lingen in Nordrhein-Westfalen ausgewählt, wo eine Strom- und Gastrasse aufeinander treffen. Hinzu kommt die relative Nähe zu den Offshore-Windanlagen in der Nordsee. In der Region gibt es zudem Gastransportleitungen, die auf den Transport von reinem Wasserstoff umgerüstet werden können. Außerdem befindet sich eine Wasserstofftank- und -verladestation in der Region und die vorhandenen Erdgasspeicher können perspektivisch auf Wasserstoff umgewidmet werden.

Weiterlesen

Ein Index für Batteriespeicher

Wieviel Strom passt in eine Batterie? Die Stromspeicherung ist für viele Prosumer eine Black Box. Dabei wird die Kombination von Photovoltaik mit einem Batteriespeicher immer beliebter. Nach Einschätzung der Hochschule für Technik und Wirtschaft in Berlin (HTW) sind es bereits mehr als 100.000 Gebäudeanlagen.

Um die Vergleichbarkeit der Systeme zu verbessern hat die HTW einen Index entwickelt. In einem Beitrag der Zeitschrift EW – Magazin für die Energiewirtschaft 1/2019 wird erläutert, wie sich die Effizienz von Batterien einschätzen lässt.

Im Rahmen einer Stromspeicher-Inspektion hat die HTW mit Unterstützung der Deutschen Bundesstiftung Umwelt 2018 erstmals die Energieeffizienz von 20 Geräten überprüft. Nach Untersuchungen der Forschungsgruppe unter Leitung von Volker Quaschning bestehen dabei deutliche Unterschiede bei den Speichern, die für Verbraucher, Installateure und Energieberater nur schwer zu erkennen sind. Effizienzverluste treten insbesondere durch eine falsche Dimensionierung der Leistungselektronik, bei der Regelung oder der Energieumwandlung auf. Um die Ergebnisse aus Prüfberichten verbraucherfreundlicher darzustellen, hat die HTW die relevanten Verlustursachen in einer Kennzahl, dem sogenannten System Performance Index (SPI)zusammenfasst. 

Zudem stellten die Forscher fest, dass zwischen der Größe des Speichersystems und der Effizienz kein unmittelbarer Zusammenhang besteht. Hohe Umwandlungs- und Standby-Verluste von überdimensionierten Speichersystemen schmälerten den eigentlichen Nutzen der Stromspeicherung. Dagegen könnten kleine und effiziente Speichersysteme sogar eine geringere Stromrechnung am Jahresende ermöglichen. „Allein in den ersten zehn Jahren beträgt der finanzielle Vorteil eines hocheffizienten Speichersystems bis zu 1000 Euro“, berichtet Quaschning. Das Credo je größer die Speicherkapazität, um so größer die erzielbare Eigenversorgung sei dabei kein Naturgesetz.

Zur Bewertung von Speichersystemen für Wohngebäude formulierten die Wissenschaftler fünf Kriterien als Zeichen von Effizienz: 

  • Bei einer Ausgangsleistung von 1 kW deuten Umwandlungswirkungsgrade der Leistungselektronik oberhalb von 95% auf ein sehr gutes Teillastverhalten. 
  • Erstrebenswert sind mittlere Batteriewirkungsgrade von über 95%.
  • Die Standby-Leistungsaufnahme der PV-Speichersysteme sollte aufgrund der hohen Verweilzeit der Batteriespeicher im entladenen Zustand bei unter 5 W liegen.
  • Geringe stationäre Regelungsabweichungen von weniger als 5 W während des Lade- und Entladevorgangs lassen auf eine sehr genaue Systemregelung schließen.
  • Der Batteriespeicher sollte in weniger als 2 Sekunden nach einem Leistungssprung seine Leistungsaufnahme oder -abgabe anpassen.

Der vollständige Beitrag ist in EW 1/2019 erschienen. Informationen zur Untersuchung unter www.stromspeicher-inspektion.de

Risiken durch Digitalisierung und Geopolitik

CF2Seit neun Jahren untersucht der Weltenergierat, mit welchen Energiethemen sich die Entscheider in der ganzen Welt bei Tag und Nacht beschäftigen. Die jüngsten Ergebnisse zeigen, dass die Risiken von Digitalisierung und Geopolitik heute stärker im Bewusstsein sind als in der Vergangenheit. Im Gespräch mit der Zeitschrift ew  – Magazin für die Energiewirtschaft erläutert Dr. Christoph Frei, Generalsekretär des World Energy Council (WEC) in London die Hintergründe.

Der Issues Monitor mißt jährlich die Dimensionen Dringlichkeit und die Unsicherheit in Bezug auf ein Thema. Die jüngsten Ergebnisse zeigen, dass Digitalisierung und Dekarbonisierung als Treiber des Transformationsprozesses den Befragten weltweit sehr präsent sind. Dazu gehören auch die Themen Speicher, Marktdesign, Digitalisierung sowie die Integration der fluktuierenden Stromerzeugung, berichtet Frei. Die Unsicherheit über die weitere Entwicklung und die richtige Strategie sei in diesem Bereich sehr hoch. Neu hinzu gekommen sei unter den europäischen Energiemanagern eine starke Wahrnehmung von geopolitischen Risiken. Nord-Amerika und Russland werden als deutlich unsichere Partner wahrgenommen.

Weiterlesen

Eine Brücke zwischen Strom- und Gasnetz

IMG_3378.jpgPower-to-Gas – die Zukunftstechnologie zur Umwandlung  von elektrischer Energie in Gas wird bisher erst in kleineren Anlagen im einstelligen Megawattbereich genutzt. Die Strom- und Gasnetzbetreiber Amprion und Open Grid Europe (OGE) wollen gemeinsam eine Anlage zur Umwandlung von Strom in speicherbares Gas mit einer Kapazität von 50 bis 100 MW testen. Diese Sektorenkopplung soll helfen, jahreszeitlich und wetterbedingte Erzeugungsschwankungen bei Solar und Windanlagen über das Gasnetz abzusichern.

Wetterbedingt erzeugen Solar- und Windanlagen unterschiedlich viel Strom. Daher wird Speicherung mit steigenden Anteil an erneuerbaren Energien immer relevanter. „Das Gasnetz kann Strom deutlich günstiger und in großen Mengen speichern als beispielsweise Batteriespeicher. Nur mit einer Brücke zwischen den Netzen werden wir es schaffen, 65 Prozent Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien in den Markt zu integrieren“, erläutert Stephan Kamphues, Geschäftsführer Vier Gas Transport GmbH, der Muttergesellschaft von OGE.

Weiterlesen