Bücher von Hans-Peter Beck

In dieser Studie wird die Fähigkeit von Speichertechnologien untersucht,zum Erhalt der Systemsicherheit beizutragen. Dazu werden alle für die Systemsicherheit relevanten Anwendungsgebiete, wie z. B. die Erbringung von Primärregelleistung, anhand heutiger als auch zukünftig zu erwartender Anforderungen identifi ziert und beschrieben. Zudem erfolgt eine ausführliche technische Charakterisierung derzeit bekannter Speichertechnologiensowie weiterer Flexibilitätsoptionen. Das Spektrum reicht dabei von leistungsstarken Kurzzeitspei-chersystemen wie z. B. Schwungmassenspeichern bis hin zu ausgesprochenen Langzeitspeichern wie z. B. der stoffl ichen Speicherung.Dieses Vorgehen erlaubt eine Zuordnung von Speichertechnologien zu den zuvor identifi zierten Einsatzgebieten sowie eine ausführliche technische Bewertung. In dieser wird auch auf erforderliche Kommunikations- und Steuereinrichtungen sowie auf einen netzdienlichen und nicht-netzdienlichenSpeicherbetrieb eingegangen. Zudem wird diskutiert, welche energiewirtschaftlichen Akteure für den Speicherbetrieb verantwortlich sein sollten. Von entscheidender Bedeutung sind in diesem Zusammenhang die Unbundling-Vorgaben des aktuellen Rechtsrahmens, die ausführlich in ihrerAnwendung auf einen Speicherbetrieb diskutiert werden.Neben den technischen Aspekten werden auch die wirtschaftlichen Potenziale der untersuchten Technologien betrachtet. So werden die unterschiedlichen Erlösmöglichkeiten von Speichern u. a. auf den Regelenergiemärkten anhand aktueller Marktdaten untersucht. Energiespeicher stellen ferner ein Mittel zur Aufrechterhaltung der Systemstabilität dar, weshalb auch volkswirtschaftlicheAspekte berücksichtigt werden. In der Studie werden zudem derzeit bestehende Investitionshemmnisse für Energiespeicher identifi ziert und Empfehlungen für ein adäquates Strommarktdesignabgeleitet. Flankierend hierzu werden auch entsprechende Förderinstrumente diskutiert.

In diesem Gutachten wird anhand eines Simulationsmodells des deutschen Übertragungsnetzes ausgehend vom Netzentwicklungsplan 2014 untersucht, unter welchen Bedingungen der vorgesehene ¿Gleichstrompassage Süd-Ost¿ (D-Korridor) nicht mehr erforderlich wird. Die ausgewählten Untersuchungsszenarien berücksichtigen Verlagerungen der Windstromerzeugung von der Ostsee nach Bayern, den Wegfall der Braunkohleverstromung in Mitteldeutschland, zusätzliche Kapazitäten an regional verteilten Gaskraftwerken und eine (Langzeit-) Speicherung von Überschussenergie und -leistungen in der norddeutschen Starkwindregion.Die Ergebnisse zeigen, dass wirksame Alternativen zum Ausbau des D-Korridors bestehen. So kann bspw. durch eine Kopplung der Stromerzeugung in der Starkwindregion mit Energiespeichern die Erzeugung gleichmäßiger und zudem verbrauchsorientiert in das Verbundnetz eingespeist werden, wodurch Netzengpässe und damit zusätzliche Transportkapazitäten vermieden werden. Die Bewertung dieser Alternativen hinsichtlich z.B. ökonomischer, ökologischer, rechtlicher, politischer und/oder gesellschaftlicher Kriterien bleibt in dieser Studie unberücksichtigt.

Ziel des Projektes ¿Potentiale elektrochemischer Speicher in elektrischen Netzen in Konkurrenz zu anderen Technologien und Systemlösungen (ESPEN)¿ war die Entwicklung von Handlungsempfehlungen zum Einsatz von elektrochemischen Speichern und deren Weiterentwicklung, sodass diese das zukünftige Energieversorgungssystem optimal unterstützen können.Im Rahmen des Verbundprojekts wurden daher die Potentiale elektrochemischer Speicher in Bezug auf ihren Beitrag zur Wirtschaftlichkeit, Stabilität und Sicherheit der zukünftigen Stromversorgung in Deutschland untersucht. Weiterhin wurden alternative Speichertechnologien, wie zum Beispiel Pumpwasser- oder Druckluftspeicher sowie stoffliche Speicher, und Systemlösungen, wie etwa Konzepte des Lastmanagements oder der thermischen Verwendung von Strom in zuschaltbaren Lasten betrachtet, um Anwendungsbereiche zu identifizieren, in denen elektrochemische Speicher besonders geeignet sind. Auch die Option des Netzausbaus zur räumlichen Verteilung von Strom als Alternative zu Speichern, die eine zeitliche Verteilung ermöglichen, wurde insbesondere unter wirtschaftlichen Aspekten betrachtet.

Im Rahmen der Studie wurde das Potenzial untersucht, einen Teil der künftig für die Netzintegration der Windenergie notwendigen Energiespeicher im elektrischen Energieversorgungsnetz Deutschlands durch die Nachnutzung von stillgelegten Bergwerken mittels untertägiger hydrodynamischer Pumpspeicherwerke zu decken. Da die ehemaligen Bergwerke nicht für diesen Zweck errichtet wurden, ist es notwendig, sie durch Auffahrungen und Erweiterungen für die neue Aufgabe zu ertüchtigen. Unter den gegebenen Einschränkungen, Kriterien und auf Basis bergmännischer Erfahrungen wurden sechs Bergwerksregionen in Deutschland identifiziert, die für die Errichtung von untertägigen Pumpspeicherkraftwerken gut oder bedingt geeignet sind. Die drei gut geeigneten Regionen sind das Erz- gebirge, der Harz sowie das Siegerland und Lahn-Dill-Gebiet. In die- sen Regionen werden nach einer ersten Potenzialschätzung theoretisch bis zu 10 GW installierte Leistung bei bis zu 40 GWh Gesamtspeicherkapazität erwartet.Dabei stellt die Planung und Errichtung eines derartigen untertägigen Speicherkraftwerks eine besondere Herausforderung dar, wobei die jeweiligen Besonderheiten eine Einzelfallprüfung erfordern. Auf ingenieurwissenschaftlicher Seite müssen geotechnische, bergmännische und markscheiderische Probleme gelöst und die maschinen- und elektrotechnischen Voraussetzungen geschaffen werden. Im Rahmen der Wirtschaftlichkeitsanalyse sind die Fragen zur Investitions- und Wirtschaftlichkeitsrechnung zu beantworten sowie insbesondere als Voraussetzung für staatliche Förderungen die ökonomische Vorteilhaftigkeit darzustellen. Im Rahmen des Genehmigungsverfahrens sind insbesondere wasser- und umweltrechtliche Fragestellungen zu beachten. Nach den bisherigen Untersuchungen erscheint die Technologie Pumpspeicherwerke unter Tage vor dem Hintergrund des zusätzlichen Speicherbedarfs für die Netzintegration von Windenergie erfolgversprechend. Auch rechtlich, umweltplanerisch und wirtschaftlich erscheint die Errichtung möglich.Beispielhaft wurden zwei Bergwerke, dem ehemaligen Erzgruben Grund im Harz und Pöhla im Erzgebirge auf eine Nachnutzung für ein Pumpspeicherwerk unter Tage untersucht. In beiden Fällen erscheint eine Realisierung technisch möglich. Im Ergebnis stellen sich die größeren Herausforderungen aufgrund der Rohstoffsicherung, des Zugangs, hinsichtlich der Umwelt- und Akzeptanzfragen im Vergleich der beiden Standort am Standort Pöhla.

Die E.ON Avacon sieht sich als regionaler Verteilnetzbetreiber im besonderen Maße mit dem Ausbau der regenerativen Energiequellen konfrontiert. Neben dem enormen Ausbau der Nutzung der Windenergie in den vergangenen zwei Jahrzehnten, welche vornehmlich die Mittel- und Hochspannungsnetze betroffen hat, ist in der näheren Vergangenheit ein rasantes Wachstum auf dem Gebiet der Fotovoltaik zu beobachten. Diese Anlagen werden zu einem großen Teil in den Niederspannungsnetzen (NS-Netzen) angeschlossen und stellen den Netzbetreiber vor eine völlig geänderte Netzaufgabe, welche vielfach zu einem erheblichen Netzausbaubedarf führt. Die sich ergebenden Effekte werden durch die zusätzliche Einbindung von Mikro- und Mini-Blockheizkraftwerden in die Verteilnetze weiter verstärkt. Dieser neuen Aufgabenstellung begegnet die E.ON Avacon (EAV) zum Einen durch klassischen Netzausbau, zum Anderen aber auch durch die Erprobung und den zukünftigen Einsatz innovativer Technologien. Hierzu zählt auch der Einsatz des neuen Betriebsmittel ¿regelbarer Ortsnetztransformator¿ (rONT). Für dieses Betriebsmittel liegen weder Betriebserfahrungen noch ein genaues Lastenheft vor. Aus diesem Grund führt die EAV einen Feldversuch zum Sammeln praktischer Erfahrungen in ihren Netzgebiet durch und beauftragt weiterhin das Energie-Forschungszentrum Niedersachsen (EFZN) zur Durchführung dieser Orientierungsstudie. Ziel dieser Studie ist es, erste theoretische Erkenntnisse bezüglich des neuen Betriebsmittels rONT zu gewinnen, prinzipielle Anforderungen an einen späteren Serientyp zu definieren und potenziell auftretende Spannungsfelder sowie notwendige wissenschaftliche Vertiefungen aufzuzeigen.