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Stromspeicher

Flächenbezogene Informationen zum Ausbaustand der Stromspeicher in Bezug auf die Anzahl der Anlagen und deren gesamte Leistung.

Nachhaltige Stromversorgung der Zukunft

2030 werden die durchschnittlichen Kosten für erneuerbare Energien in Deutschland voraussichtlich rund 7,6 Cent pro Kilowattstunde betragen. Die gleiche Menge Strom aus neuen Erdgas- und Kohlekraftwerken kostet dann voraussichtlich über 9 Cent. Hierbei sind die Zusatzkosten für Netzausbau, Stromspeicherung und Lastmanagement nicht einberechnet. Ebenso wurden die Umwelt- und Gesundheitskosten der konventionellen Stromerzeugung nicht berücksichtigt. Kalkuliert man diese mit ein, ist erneuerbarer Strom teilweise schon heute deutlich günstiger als fossiler Strom. Veröffentlicht in Hintergrundpapier.

Dezentrale erneuerbare Energieversorgung ja, autarke Insellösungen nein

UBA-Studie: Autarke Energieversorgung nur selten sinnvoll Die lokale Eigenversorgung mit Strom als Insel ohne Anschluss an das Stromnetz, ist für Städte und Gemeinden nur in Einzelfällen möglich. Insbesondere der Strombedarf für Industrie und Gewerbe lässt sich mit diesem Konzept nicht decken. Zu diesem Ergebnis kommt das Umweltbundesamt (UBA) in seiner Studie „Modellierung einer vollständig auf erneuerbaren Energien basierenden Stromerzeugung im Jahr 2050 in autarken, dezentralen Strukturen“. Dabei wurde in einem externen Gutachten für das Jahr 2050 die technisch-ökologische Machbarkeit einer Energieversorgung untersucht, in welcher der Strom innerhalb von kleinräumigen, dezentralen Strukturen wie Städten, Stadtteilen oder Gemeinden jeweils autark produziert wird. Diese Gebiete sind dabei weder untereinander noch nach außen hin über Stromleitungen vernetzt. Zur Deckung des jeweiligen Strombedarfs werden also ausschließlich die vor Ort vorhandenen Potentiale der erneuerbaren Energien genutzt, was mit der Notwendigkeit von Elektrizitätsspeichern einhergeht. UBA-Präsident Jochen Flasbarth: „Die Studie zeigt, dass sich diese Form der lokalen Autarkie in Einzelfällen unter günstigen Bedingungen zwar umsetzen lässt und dabei die lokale Erzeugung einen beachtlichen Anteil zu einer auf erneuerbaren Energien basierenden Energieversorgung beitragen kann. Für eine tragfähige regenerative Energieversorgung ganz Deutschlands eignet sich dieses Konzept aber nicht. Städte und Gemeinden können mit dezentraler Energieerzeugung zu maßgeblichen Akteuren der Energiewende werden. Die Einbindung lokaler Erzeugungsstrukturen in ein übergeordnetes Netz ist aber für ein effizientes, vollständig auf erneuerbaren Energien basierendes Energiesystem in Deutschland unerlässlich.“ In der Studie wurden für das Jahr 2050 zwei exemplarische Siedlungsstrukturen modelliert: ein „Dorf“ in ländlicher Umgebung mit niedriger Einwohnerdichte sowie ein „Stadtteil“ mit hoher Bebauungs- und Einwohnerdichte. Diese Strukturen wurden jeweils an einem Standort in Nord- und Süddeutschland untersucht, um die unterschiedlichen klimatischen Bedingungen abzubilden, die sich auch auf die Stromerzeugung aus erneuerbaren Quellen auswirken, insbesondere auf Solar- und Windkraft. In den Simulationen wurde unter anderem der Anteil der Elektromobilität am Individualverkehr oder die installierte Erzeugungsleistung der einzelnen Technologien variiert. Die Simulationsergebnisse zeigen, dass sich der Strombedarf von Haushalten und für private Elektroautos in ländlichen Siedlungsstrukturen im Rahmen einer autarken Versorgung decken lässt und zwar aus den vor Ort angenommenen Potenzialen für Photovoltaik und Windenergie. Um die dann vor Ort produzierte Energie auch komplett nutzen zu können und etwa längere Windflauten zu überbrücken, bedarf es allerdings sehr großer Energiespeicher. In Süddeutschland muss dafür sowohl bezüglich der installierten Erzeugungs- als auch der Speicherleistung ein höherer Aufwand betrieben werden als in Norddeutschland. In der urbanen Siedlungsstruktur kann eine autarke Versorgung unter den getroffenen Annahmen in keinem Fall dargestellt werden. In weiteren Simulationsrechnungen wurde, zusätzlich zu den privaten Verbrauchern, auch der Strombedarf von Industrie, Handel und Gewerbe modelliert und in die Betrachtungen mit einbezogen. Wenn der Strombedarf all dieser Verbraucher gedeckt werden soll, dann lässt sich eine autarke Stromversorgung auch in ländlichen Siedlungen nicht mehr umsetzen. Somit zeigt sich, dass das Konzept der lokalen Autarkie langfristig betrachtet in Einzelfällen, unter günstigen Bedingungen – zum Beispiel wenn vor Ort  Strom aus geothermischen Quellen oder Wasserkraft gewonnen werden kann – umgesetzt werden könnte. Dies kann etwa an netzfernen Standorten wie entlegenen Ortschaften oder Inseln sinnvoll sein. Es kann aber kein Ansatz für eine tragfähige regenerative Energieversorgung für ganz Deutschland sein, da häufig die lokalen Energiepotentiale nicht ausreichen. Reichen sie doch aus, lassen sich die nötigen Stromspeicherkapazitäten wiederum nicht mit vertretbarem Aufwand realisieren. Gleichwohl kann die lokale Erzeugung einen beachtlichen Anteil zu einer auf erneuerbaren Energien basierenden Energieversorgung beitragen, wie das Umweltbundesamt bereits 2010 mit der Studie „Energieziel 2050 – 100% Strom aus erneuerbaren Energiequellen“ anhand des Szenarios „Regionenverbund“ gezeigt hat. Die Potentiale erneuerbarer Energiequellen müssen demnach dort erschlossen werden, wo sie vorhanden sind, und dann zu den Verbrauchszentren geleitet werden. Jochen Flasbarth: „Die Erkenntnisse der Studie unterstreichen die Notwendigkeit eines gut ausgebauten Transportnetzes sowie eines Verteilnetzes, das  an eine dezentrale Einspeisung angepasst ist. Diese brauchen wir, um eine regenerativen Stromversorgung für ganz Deutschland zu erreichen“. Einerseits lassen sich damit großräumige Ausgleichseffekte bei der zeitlich und räumlich fluktuierenden Einspeisung aus erneuerbaren Quellen vorteilhaft nutzen. Andererseits lassen sich so Unterschiede in der räumlichen Verteilung der Potentiale erneuerbarer Energiequellen überwinden, wie etwa die Verfügbarkeit von hohen Windpotentialen in Norddeutschland bei gleichzeitiger Konzentration der Verbrauchszentren in Süd- und Westdeutschland.

Anforderungen der Integration der erneuerbaren Energien an die Netzentgeltregulierung

Die Studie zeigt wie das Netzentgelt- und Netznutzungssystem weiterentwickelt werden sollte, um passfähig für eine zukünftig von erneuerbaren Energien dominierte Stromversorgung zu sein. Dazu werden konkrete Handlungsempfehlungen erarbeitet: eine Reform der Ausnahmeregelungen für die Industrie, die Einführung bundesweit einheitlicher Übertragungsnetzentgelte in Verbindung mit einer Modifikation der vermiedenen Netznutzungsentgelte, die Erhöhung des Grundpreises in der Niederspannung, die Beteiligung von Eigenerzeugern /-verbrauchern und Einspeisern an den Netzkosten, sowie langfristig variable Netzentgelte für Stromspeicher und sonstige Flexibilitätsoptionen. Veröffentlicht in Climate Change | 34/2016.

NG-Molkerei\DE-Milch-2010

Prozess: Herstellung von Milch in 2010 Anwendbar für alle Sorten der Milchherstellung Allokation: Processing Step Electricity % Cooling 44,0% Storage 16,0% Centrifugation/Homogenization 8,8% Filling/Packing 18,0% Pressurized air 1,0% Lighting 10,1% Others 2,1% Processing Step Heat % Reception/Thermization 4,0% Pasteurization 67,9% Cleaning 18,0% Space heating 9,0% Others 1,0% Transportannahme: Lkw, 50 km (einfache Schätzung)

NG-Molkerei\EU-Milch-2030

Prozess: Herstellung von Milch in 2030 Anwendbar für alle Sorten der Milchherstellung Allokation: Processing Step Electricity % Cooling 44,1% Storage 16,0% Centrifugation/Homogenization 7,9% Filling/Packing 18,0% Pressurized air 0,9% Lighting 10,5% Others 2,5% Processing Step Heat % Reception/Thermization 4,0% Pasteurization 67,7% Cleaning 17,9% Space heating 9,2% Others 1,2% Transportannahme: Lkw, 50 km (einfache Schätzung)

NG-Molkerei\EU-Milch-2010

Prozess: Herstellung von Milch in 2010 Anwendbar für alle Sorten der Milchherstellung Allokation: Processing Step Electricity % Cooling 44,0% Storage 16,0% Centrifugation/Homogenization 8,8% Filling/Packing 18,0% Pressurized air 1,0% Lighting 10,1% Others 2,1% Processing Step Heat % Reception/Thermization 4,0% Pasteurization 67,9% Cleaning 18,0% Space heating 9,0% Others 1,0% Transportannahme: Lkw, 50 km (einfache Schätzung)

NG-Molkerei\EU-Milch-2020

Prozess: Herstellung von Milch in 2020 Anwendbar für alle Sorten der Milchherstellung Allokation: Processing Step Electricity % Cooling 44,1% Storage 16,0% Centrifugation/Homogenization 8,4% Filling/Packing 18,0% Pressurized air 0,9% Lighting 10,3% Others 2,3% Processing Step Heat % Reception/Thermization 4,0% Pasteurization 67,8% Cleaning 18,0% Space heating 9,1% Others 1,1% Transportannahme: Lkw, 50 km (einfache Schätzung)

Potenziale der Digitalisierung für die Minderung von Treibhausgasemissionen im Energiebereich

In der Debatte um den Beitrag der Digitalisierung zu den Energie- und Klimaschutzzielen blieb eine ganzheitliche und vergleichbare Bewertung der damit verbundenen Umweltwirkungen lange unberücksichtigt. Ziel der vorliegenden Studie war es, eine übertragbare Methode zur Umweltbewertung der Digitalisierung im Endkundenmarkt des Energiebereichs zu entwickeln, in ausgewählten Fallstudien anzuwenden und politische Handlungsempfehlungen zu erarbeiten. Die entwickelte Methode basiert auf der etablierten Ökobilanzierung und einer systematischen Einteilung der potenziell auftretenden Umweltwirkungen. In der Methodenanwendung werden direkte Umwelteffekte digitaler Technologien (Herstellung, Nutzung, Entsorgung) und indirekte Effekte (z. B. erhöhter Einsatz von erneuerbaren Energien, Steigerung der Energieeffizienz, Rebound-Effekte) gegenübergestellt. Die Methode wurde in fünf ausgewählten Fallstudien angewendet: (1) Wetterprognosesteuerung von Heizanlagen, (2) Online-Effizienzüberwachung von Heizanlagen, (3) Smarte Stromverbrauchserfassung über Smart Meter mit Feedback-System, (4) Stromspeicher auf Haushaltsebene als Teil eines virtuellen Verbunds und (5) Stromnetzdienlicher Betrieb von Wärmepumpen und Elektroladestationen. Die Ergebnisse zeigen, dass die Digitalisierung im Endkundenmarkt des Energiebereichs zum Klimaschutz beitragen kann. Gleichwohl bestehen Unsicherheiten bei der Bewertung indirekter Effekte. Abhängig vom Anwendungsfall sind unter bestimmten Rahmenbedingungen auch Umweltnachteile möglich. Hochgerechnet auf ganz Deutschland können die untersuchten Anwendungen unter den aktuellen Marktbedingungen nur einen geringen Beitrag zum Erreichen der Klimaschutzziele 2030 leisten. Auch wenn dieser Beitrag über politische Maßnahmen ausgebaut wird, kann die Digitalisierung andere zentrale Klimaschutzmaßnahmen wie Gebäudesanierung und Energieträgerwechsel nur ergänzen und nicht ersetzen. Quelle: Forschungsbericht

Archetypes of a 100% Renewable Energies Power Supply

On the way to a low carbon or even carbon neutral society there are a number of possible paths depending on political and social priorities. The German Federal Environment Agency has therefore been analyzing several "archetypesŁ of a future RE-based power generation. Three radically different scenarios were developed in order to study the technical and ecological feasibility of Germany switching to an electricity supply based entirely on renewable sources by 2050. Apart from different generation structures, the studies assume different degrees of connection and interchange between regions in Germany as well as between Germany and other countries within a Pan-European network.With the "Regions NetworkŁ scenario it has been shown that a 100% RE-based power generation is technically and ecologically feasible (English short version: http://www.umweltdaten.de/publikationen/weitere_infos/3997-0.pdf). Here, all German regions make extensive use of their RE potentials. Energy efficiency compensates for the rise in consumption caused by economic growth, e-mobility, and the use of heat-pumps. The introduction of large-scale electricity storage such as Power-to-Gas and the utilization of demand side management potentials plus a well-developed national electricity transmission grid make substantial contributions to the balancing of load and production. The system dynamics between supply and demand were minutely analyzed over 4 consecutive years.<BR>In the "Local Energy AutarkyŁ scenario, small-scale decentralized energy systems use locally available RE sources to satisfy their power demand without being connected with each other or outside suppliers, i.e. without electricity imports to Germany.<BR>The "International Large ScaleŁ scenario addresses the question whether and to which extent a wider network reaching across Germany's borders can be beneficial in terms of the optimal use of REs, the large-scale balancing between fluctuating RE feed-in and load, and using storage potentials.<BR>Quelle: http://www.sciencedirect.com<BR>

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