Integration erneuerbarer Energien

Im Gegensatz zur Stromproduktion aus erneuerbaren Energien findet sich im Stromverbrauch ein recht eindeutiges Profil. So ist der Strombedarf tagsüber rund 50 % höher als nachts und jeweils an den Wochenenden geringer als an den Werktagen, da dann viele Unternehmen nicht arbeiten. Genauso lassen sich aber auch die Feiertage und sogenannte Brückentage aus dem Stromprofil herauslesen.

Wie wird sich der Verbrauch wohl verändern?

Durch Verwendung von LEDs wird der Strombedarf nachts sinken, wenn wir nicht den typischen Reboundeffekten erliegen. Gleichzeitig werden die steigende Digitalisierung und die zunehmend auftauchenden zentralen und dezentralen Server dafür sorgen, dass ein eher konstanter Stromverbrauch hinzukommt – auch an Wochenenden.

Bei genauer Betrachtung fällt auf, dass der Strombedarf in den Wintermonaten höher ist. Deshalb wurde hier der Strombedarf je Wochentag entsprechend der Tagesmitteltemperatur geordnet.

Es zeigt sich ein Trend, wonach der Strombedarf um 10 bis 12 % zwischen den kältesten Tagen und jenen mit bis zu 15°C abnimmt und bei höheren Tagesmitteltemperaturen in einem gewissen Band konstant ist.

Diese Zunahme des Strombedarfes mit sinkenden Temperaturen wird in Zukunft deutlich steigen, da immer mehr Wärmepumpen die Wärmeversorgung übernehmen. Bereits in den letzten 6 Jahren dürfte sich dieser Trend deutlich verstärkt haben.

Mit diesem Profil des Strombedarfes, den zuvor betrachteten Profilen für Solar- und Windenergie sowie Strom aus Biogasanlagen und der hier aufgeführten Entwicklung der Installation an erneuerbaren Energien, stellt sich die Frage:

Wieviel erneuerbare Energie kann in unser Netz integriert werden?

Dabei treffe ich die Annahme, dass alle Speicher derzeit für die Netzstabilität beansprucht werden, und keine weitere Unterstützung liefern können. Wasserkraft wurde mangels Daten nicht berücksichtigt. Für die gewählte Peakleistung der Biogasanlagen wurde davon ausgegangen, dass jeder Landwirt mit ausreichend bewirtschafteten Fläche eine Biogasanlage von 75 kW besitzt.

Ohne Flexibilität bei der Stromnachfrage und bei Blockheizkraftwerken, sowie Biogasanlagen ist bereits bei einer Peakleistung von 590 MW Schluss, wenn keine Energie verschwendet werden soll. Damit ist aber nur ein Anteil von 22 % an erneuerbaren Energien im Stromnetz möglich.

Wird die Tagesproduktion betrachtet, ist dieser Grenzwert unerklärlich, da an keinem Tag der Bedarf auch nur annäherungsweise 100 % durch erneuerbare Energien abgedeckt wird.

Aber es gibt zwei kritische Situationen, die im Folgenden betrachtet werden. Einmal ist es ein Zeitraum mit sehr viel Windenergie im Winter der problematisch sein kann, weil es sich hier nicht um einen kurzfristigen Peak handelt, der sich einfach puffern ließe. Zum anderen im Sommer, wenn zu allem Unglück an einem Feiertag viel Sonnenenergie eingespeist wird und hier am frühen Nachmittag 100 % des Strombedarfes abgedeckt wird.

Hier zeigt sich, dass ein Hauptproblem darin besteht, dass subventionierte Biogasanlagen die Einspeisung von Wind- und Solarenergie beeinträchtigen. Gleiches gilt für die Blockheizkraftwerke.

Deshalb werden hier Blockheizkraftwerke wärmegeführt bis 7°C betrieben, wie im Jahresprofil zu erkennen ist. Der Vorteil, wenn Biogasanlagen über einen 24-Stunden Speicher und 50 % mehr Peakleistung verfügen, lässt sich aber nur im Tagesprofil erkennen, wo Wind- und Solarenergie sinnvollerweise Priorität haben. Dadurch lässt sich die integrierbare Leistung deutlich steigern, aber immer noch können nur 29 %  des Bedarfs durch erneuerbare Energien abgedeckt werden.

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Durch die kluge Steuerung im Sinne eines Smart Grids von Wasch- und Spülmaschine sowie Trockner lassen sich rund 35 MW mit einer Energiemenge von 105 MWh verschieben, die hier als Puffer moduliert werden. Allein damit lässt sich die installierbare Peakleistung auf 965 MW steigern und dadurch den Anteil an erneuerbaren Energien auf 32 % erhöhen.

Aber was wäre notwendig um annäherungsweise 100 % an erneuerbare Energien zu erreichen? Es bedürfte 2840 MW an erneuerbaren Energien. Biogas müsste sich 200 Stunden speichern lassen, und es wäre eine Pufferleistung von 1 300 MW mit einer Speicherkapazität von 22 Stunden notwendig, die sich aus Potenzialen eines Smart Grids, aber auch aus echten Speichersystemen ergeben müssten. Mit 90 % an erneuerbaren Energien sehen die beiden kritischen Phasen wie hier gezeigt aus. Dem Smart Grid muss somit eine sehr große Bedeutung zugesprochen werden, aber vor allem der alternativen Nutzung von elektrischem Strom.

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Dieser Beitrag ist auch zu finden bei: einfachnachhaltigbesserleben.blogspot.de

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2 Gedanken zu „Integration erneuerbarer Energien“

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