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Energieflexibilität

Im Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG) sind die Ziele der Energiewende für Deutschland in Zahlen festgelegt. Eine zentrale Zielvorgabe lautet, dass der Anteil der erneuerbaren Energien von aktuell etwa 33 % bis zum Jahr 2050 auf etwa 80 % der Bruttostromerzeugung steigen soll [1, 2].

Bruttostromerzeugung in Deutschland 2017

Abbildung 1: Bruttostromerzeugung in Deutschland 2017 in TWh; vorläufige Angaben, z.T. geschätzt; ** regenerativer Anteil; Stand: Februar 2018 (AG Energiebilanzen)

Grundlastfähige Energiesysteme wie etwa Wasserkraft und Biomasse stellen in Deutschland jedoch nur beschränkt ausschöpfbare technisch-ökonomische Potenziale zur Erhöhung des Anteils an regenerativer Stromerzeugung dar. Daher soll der Ausbau zu großen Teilen durch Windkraft und Solarenergie erfolgen [3].

Da diese Quellen zur Stromerzeugung wetterbedingten stochastischen Schwankungen unterliegen, entstehen Fluktuationen im Stromangebot, wie es in Abb. 2 beispielhaft für eine Windkraftanlage gezeigt ist. Daher ist es eine der Herausforderungen, technische Lösungen zur Anpassung an unterschiedliche Situationen der Stromerzeugung zu erarbeiten.

Windstromprognose für eine beispielhafte Woche im Jahr 2013

Abbildung 2: Windstromprognose und tatsächliche Einspeisung für eine beispielhafte Woche im Jahr 2013, basierend auf Viertelstundendaten

Ein möglicher Ansatz zur Integration regenerativer Energieträger ist es, die Nachfrage an Energie auf Verbraucherseite zu regeln und so an das vorhandene Angebot anzupassen. Insbesondere in der Industrie bestehen aufgrund des hohen Energiebedarfs große Energieflexibilitätspotenziale, um die Stabilität des Stromnetzes zu unterstützen [4]. Mit neuartigen Markt- und Tarifstrukturen steigen die wirtschaftlichen Vorteile für die Industrie. Während die betragsmäßig größten Potenziale in den Prozessindustrien vermutet werden, verbergen sich kostengünstige Potenziale im Bereich industrieller Querschnittstechnologien, wie beispielsweise in der Kälte- und Wärmeversorgung [5; 6, p. 210; 7, p. 90]

Quellenangaben

[1] Bundesministerium für Wirtschaft und Energie, Das Erneuerbare-Energien-Gesetz. [Online] Available: https://www.erneuerbare-energien.de/EE/Redaktion/DE/Dossier/eeg.html?cms_docId=132292. Accessed on: Aug. 01 2018.

[2] W.-P. Schill, “Systemintegration erneuerbarer Energien: Die Rolle von Speichern für die Energiewende,” Vierteljahrshefte zur Wirtschaftsforschung, vol. 82, no. 3, pp. 61–88, 2013.

[3] Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit, Erneuerbare Energien in Zahlen: Nationale und internationale Entwicklung.

[4] R. Popp et al., “Technische Innovationen für die Energieflexible Fabrik,” ZWF, vol. 108, no. 7-8, pp. 556–560, 2013.

[5] M. Steurer, “Analyse von Demand Side Integration im hinblick auf eine effiziente und umweltfreundliche Energieversorgung,” Forschungsbericht, IER Institut für Energiewirtschaft und Rationelle Energieanwendung, Stuttgart, 2017.

[6] M. Klobasa, “Dynamische Simulation eines Lastmanagements und Intergration von Windenergie in ein Eletrizitätsnetz auf Landesebene unter regelungstechnischen und Kostengesichtspunkten,” Dissertation, ETH Zürich.

[7] M. Klobasa, G. Angerer, and A. Lüllmann, “Lastmanagement als Beitrag zur Deckung des Spitzenlastbedarf in Süddeutschland: Endbericht einer Studie von Fraunhofer ISI und der Forschunsgesellschaft für Energiewirtschaft,” Studie, Fraunhofer-Institut für System und Innovationsforschung, 2013.

[8] E. Unterberger, J. Glasschröder, and G. Reinhart, “Steigerung der Energieflexibilität von Fabriken,” ZWF, vol. 111, no. 3, pp. 91–94, 2016.

Überblick

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  • Klimaziel der BRD: Erhöhung des Anteils erneuerbarer Energieträger an der Stromerzeugung um 80 % gegenüber 1990 bis 2050.
  • Die Industrie als Sektor mit erheblichem Endenergiebedarf bietet große Potenziale zur nachfrageseitigen Anpassung des Strombedarfs an das zunehmende volatile Stromangebot auf Erzeugungsseite.
  • Neue Marktanreize bieten die Möglichkeit auf zusätzliche Erlöse durch ein überbetriebliches Lastmanagement für die Industrie.
  • Durch geschicktes Anlagenpooling ist auch ein flexibler Betrieb von Kleinverbrauchern wirtschaftlich möglich.
  • Unsere Vision für die Produktion der Zukunft: Energietransparent und Energieoptimiert! Unsere Aktivitäten zu Forschung, Transfer und Bildung zielen darauf ab.