Cardset

• 3,8 Billionen Dollar

• 25 %

• Strukturschwache Regionen könnten unattraktiv für Investitionen sein -> Staat erforderlich

• Geschlossene Versorgungsgebiete für Investoren, verbunden mit Erschließungspflicht bestimmter Regionen

• Versorgungsinfrastruktur wird von Gemeinden übernommen

• Primärenergieverbrauch: 12400 PJ (3444 TWh)

• Endenergieverbrauch: 8600 PJ (2400 TWh)

• Biomasse: 5500h

• Wasserkraft: 3500

• Offshore Wind: 3500

• Onshore Wind: 1800-2000

• PV: 1000

• Leistungskosten:

  • Investitionskosten

  • Fixkosten

• Arbeitskosten:

  • Brennstoff/- Betriebskosten

Leistungskosten + Arbeitskosten = Stromgestehungskosten

Im Jahr 2020 etwa 1/3 der gesamten Emissionen. (40billion tons)

Verbrauch: 3066PJ

• Russland

• Norwegen

• Niederlande

• 51 Untertagespeicher mit einem Volumen von 24 Mrd Nm3

  -> (etwa 30% des dt. Erdgasverbrauchs)

• Im Bau sind 18 Speicher mit insgesamt 8 Mrd Nm3

• Gasnetze besitzen gewisse Speicherbarkeit durch Druckerhöhung

Verbraucher (Verivox)

• Durchschnitt der letzten 16 Jahre 6 ct/kWh

  • Hoch Jahr 2022 23,8 ct/kWh

1. Raumwärme

2. Warmwasser

3. Haushaltsgeräter

4. Kochen, Trocknen, Bügeln

5. Beleuchtung

• Plattenheizkörper: 75°C

• Fußbodenheizung: 30-35°C

• Deckenheizung: 30°C

1. Luft-Wärmepumpe

2. Erdwärmepumpen

   I. Erdkollektor

   II. Tiefenbohrung

   III. Grundwassernutzung

COP ist das Verhältniss aus der genutzten Wärmemenge und der aufgewendeten Leistung der Pumpe.

-> wenn Umgebung sehr kalt COP sehr klein

Jahresnutzungsgrad berücksichtigt:

- An- und Abfahren

- Teillastbetrieb

- Abgasverluste

- Kesselverschmutzung

Geringe Jahresnutzungsgrade durch:

- Überdimensionierung durch Planungsfehler

- Falscher Betrieb bzw. schlechte Regelung

- Sanierungsmaßnahmen

• Höhere Energiedichte

• Geringe Restfeuchte

• Gute Lagerbarkeit

• Gute Förderfähigkeit und Dosierung

• Betriebssicherheit

• Einsatz günstiger Brennstoffe möglich

• Hohe Effizienz und geringe Emissionen (CO2 )

• Möglichkeit zur Kraft-Wärme-Kopplung

• Flächendichte

• Anschlussdichte

-> reale Kreisprozesse liegen in der Realität deutlich darunter

Wirkungsgrad: Qutient aus abgegeberner technischer Arbeitsleistung und zugfeührtem Wärmestrom (zeitpunktbezogene Betrachtung)

Nutzungsgrad: Quotient aus abgegeberner technischer Arbeit und zugeführter Wärmeenergie

Der Nutzungsgrad wird über einen definierten Zeitraum (z.B. ein Jahr) angewendet und spielt daher vor allem bei der Bewertung von Teillastbetrieben oder regenerativen Energien eine Rolle

-> Dampfkraftprozessen

-> Rauchgas

-> Anzapfung Turbinendampf (nur für schwankenden Q-Bedarf sinnvoll)

-> Kondensationswärme (Grundlastwärmeversorgung)

-> Geignet für die erzeugung von Strom auf niedrigen Temperaturniveaus

-> Anwendungen:

• Biomasse

• Geothermie

• Industrielle Abwärme

• Solarthermie

-> Anwendung: Blockheizkraftwerk:

• direkte Umwandlung chemischer ind elektrischer Energie

  -> erreichbare Nutzenergie durch Reaktionsenthalpie beschränkt

• Bsp: PEM-Brennstoffzelle

Anwendungsbereiche:

• Hausenergieversorgung: Strom, Wärme

• Industrie

• Mobilität

• Klienste Einheit im Energiemarktmodell

• Virtuelles Energiemengenkonto (Prognosen wann wieviel?)

• Ausgeglichene Bilanz für jede 1/4 Stunde

  • Bilanz beinhaltet alle Verbräuche und erzeugten Mengen, sowie Import und Expert eines Tages

-> Bilanzkreise werden in der Regelzone zusammengefasst

• ist eine Zeitreihe von Leistungsmittelwerten mit äquidistantem Zeitraster

• Zählrichtung: Lastflüsse postitiv von BKx an BKy

• Enthält Absender und Versionsnummer

• Es gibt verschiedene Fahrpläne:

  • Ein- und Ausspeisefahrplan (KW -> BK, BK -> Verbraucher)

  • Bilanzkreisfahrplan (BKV -> RZ

Bilanzabweichungen:

• Bilanzkreisverwaltung erstellt Fahrpläne auf Basis von Prognosen -> Wann, Wieviel?

• Am Liefertag entsehen Abweichungen durch EE, Verbrauch +/-

Bilanzausgleich: (Als Konsequenz der Abweichung)

• Kosten für mehr/weniger Leistung trägt BKV

• Kosten werden alle 1/4 Stunden pro Regelenergie ermittelt

• BK mit Überschuss/Defizit erhält/zahlt Preis für Ausgleichsenergie an ÜNB

  -> Bilanzausgleichspreis (reBAP) genannt

BSP:

-> Verteilnetzbetreiber VNB fasst Netzgebiete zusammen diese werden dann zu Bilanzierungsgebiete zusammengefasst

Bilanz der Ein- und Ausspeisungen:

SLP = Standart Last Profil z.B. PV-Anlage (Schätzung der Menge)

• Stromflüsse basieren auf prognostizierten Verbräuchen und geplanter (konventionelle Kraftwerke) bzw. prognostizierter (EE Anlagen) Einspeisung

• Leistungsungleichgewichte werden durch Einsatz von Regelleistung ausgeglichen

  -> Regelleistung über Zeit = Regelenergie

Abweichugen bei Erzeugung und Verbrauch durch:

• Prognosefehlern und/ oder Störungen

Primärregelleistung:

• Automatische Reaktion auf Frequenzabweichungen im ges Netz

• Reaktion innerhalb 30 Sekunden

• Ziel: Stabilisierung der Netzfrequenz

Sekundärregelleistung:

• Reaktion auf automatisches Abrufsignal (in jeweiligen Regelzone)

• Reaktion innerhalb 5 Minuten

Minutenreserveleistung:

• Manueller Abruf zur Unterstüzung der Sekundärregelleistung

• Reaktion innerhalb 15 Minuten

Der Barwert ist der Wert, den zukünftige Zahlungen in der Gegenwart besitzen

Dynamischer Barwertfaktor beinhaltet zustätzlich noch Preisänderungsrate r

Die Annuität stellt die jährlichen notwendigen Zahlungen einer getätigten Investition dar.

Kapitalgebundene Kosten (Investitionskosten)

• Betriebstechnische Anlagenteile und zugehörige Bauteile

• Gebäude und Erneuerungen

Bedrafsgebundene Kosten = Verbrauchsgebundene Kosten

• Hilfsenergie und Betriebsstoffe

Betriebsgebundene Kosten

• Instandsetzung, Wartung, Inspektion

• Personal

Sonstige Kosten

• Versicherung

• Verwaltung

• Steuern

Fremdkapital < = > Eigenkapital (Meist 30 < = > 70%)

-> Vorteil: Fremdkapital, können als Schulden steuerlich geltend gemacht werden.

• OTC steht für over the counter: Strom wird direkt zwischen Händler oder Vermittler verkauft -> Lieferung erfolgt immer physikalisch

• Futures (über Börse): Strommengen werden gehandelt, Käufer und Verkäufer kennen sich nicht

  -> Lieferung physikalisch und/oder finanziell

  -> Börse trägt Risiko (Börse fordert deshalb hohe Sicherheitsleistungen)

-> Beides wird an der Börse und am Terminmarkt gehandelt

• seit 2005 um Kyoto zu gewährleisten

• Zertifikate teilweise zugeteilt, teilweise erworben

• Funktioniert nach “Cap and Trade” Prinzip:

  • Obergrenze legt max Emissionsmenge fest

  • Berechtigungen hierfür können am Markt frei gehandelt werden

    -> Handel führt zu kosteneffizienter Emissionseinsparung

• Marktstabilitätsreserve: kann die Zertifikate in laufender Periode aus dem Markt entziehen -> ab 2023 sollen Zertifikate gelöscht werden

-> heute um die 80 Euro pro Tonne

-> Umfasst knapp 45% der europäischen Emissionen

-> laufend in der 4. Handelsperiode

• Wettbewerb: Erzeuger, Handel und Lieferant (Vertrieb), kein Wettbewerb bei den Netzen ÜNB und VNB

• Die Netze stellen ein natürliches Monopol dar, da sie in einer Region jeweils nur von einer Gesellschaft betrieben werden

• Club of Rome: Grenzen des Wachstums (1971)

• Brundtland Bericht: Erste Definition Nachhaltigkeit (1987)

• Kyoto Protokoll (1997)

• Pariser Klimaabkommen (2015)

1. Erreichen der gesetzten Ziele:

   -> Ökologische Treffsicherheit

2. Relativ geringer statische und dynamische Kosten für die Gessellschaft:

   -> Kosteneffizient

3. Keine übermäßige Benachteiligung von einzelnen Unternhemen oder Personengruppen durch die Verschiebung des Marktgleichgewichts:

   -> Solziale Gerechtigkeit

• Vorsorgeprinzip (vorhersehende Umweltplanung)

• Verursacherprinzip

• Kooperationspeinzip (Akzeptanz durch breite Beteiligung)

global:

• Plastik im Meer

• Abbau Ozonschicht

• Klimawandel

lokal:

• Luftverschmutzung

• Verwüstung

• Artensterben

Ein Pareto-Optimum ist ein (bestmöglicher) Zustand, in dem es nicht möglich ist, eine Eigenschaft zu verbessern, ohne zugleich eine andere verschlechter zu müssen

Ordnungsrechtliche Instrumente:

• Anwendungen: Auflagen, Grenzwerte, Genehmigungen, Verbote

• meist hohe Kosten aber wirksam

• Bsp: Verbot FCKW oder Abgasgrenzwerte

Marktwirtschaftliche Instrumente:

• Anwendungen: Umweltabgaben, Handelbare Zertifikate, Staueren

• Internalisierung externer Kosten

• Kosten/Nutzen effizient

• Nachteil: politischer Widerstand

Flankierende Instrumente:

• Technologieförderung

• Investition in Forschung

• Informationelle Instrumente (Logos und Aufklärung)

• 2000 erster Atomaustiegsbeschluss

• 2010 Ausstieg vom Ausstieg

• 2011 Fukushima Erneuter Ausstieg

• 2023 Endgültiger Ausstieg

2000 2010 2023

• Niederdruckebene 158.000km (16bar)

• Mitteldruckebene: 204.000km (80bar)

• Hochdruckebene: 123.000 (100bar)

• 50 Speicher, die etwa 25% des Jahresverbrauchs speichern können

-> Gasnetz, wie Stromnetz, grenzüberschreitend ausgebaut

-> Fernwärmenetz 19.000 km lang

1. Generation

   • Wasserdampf als Medium -> 90°C am Radiator

2. Generation

   • Heißwasser mit Druckleitungen -> 90-100°C am Radiator

3. Generation

   • Heißwasser -> Radiatortemperatur bei 70-90°C

4. Generation (ab 2020)

   • Heißwasser -> Radiator 30-70°C

-> 23 Jahre verbleiben bis 100%

Endenergieverbrauch: von heute knapp 3600 TWh auf zukünftig 1800 TWh

-> hauptsächlich aus Effizienzgewinnen

Strombedarf von heute 588 auf 950 TWh

-> Wärmepumpen, BEVs usw.

-> Spitzenlast von 200 GW im vgl. zu heute 80 prognostiziert

Massive Flexibilisierung und Speicherung – mit 80 GW Flexibilität könnte eine 100% erneuerbare Erzeugung realisiert werden

Windkraft heute 58GW -> 2050 Onshore: 120 GW; Offshore: 55TWH

Solar heute 60 GW -> 2050 170 GWp

für Übergang 40 GW Gaskraftwerke geplant

(Daten Agora)

• Großer Teil der EE-Gewinnung findet im Norden durch Windkraft statt -> Strom muss in den Süden -> Netze ausbauen

• Netzentwicklungsplan laut Prognosen der Transnet BW nicht ausreichend -> Überlastungen an 40% (15.000km) des Hochspannungsnetzes sind zu erwarten

• Lösungen:

  • Digitalisierung des Stromnetzes

  • Weiterer Ausbau

  • Einsatz von Hochspannungs- Gleichstrom- Übertragung (HGÜ)

-> Größte Hoffung in Wärmepumpen in Verbindung mit EE

-> Biomasse weitesgehend ausgeschöpft

-> Fernwärme Stand heute unsicher, da viele thermische Kraftwerke abgeschalten werden sollen

Aus Spitzenlastkraftwerken lässt sich keine Wärmeversorgung darstellen

• Dämung von Gebäuden (-> Energetische Sanierung)

• Effiziente Anlagen (Wärmepumpen)

• Abnhemende Zahl an Erwärbstätigen und Gebäudeflächen

• Rückgang des Raumwärmebedarfs durch die Klimaerwärmung

• Erhöhung von heute 1 Mio auf 2050 14 Mio Wärmepumpen

• Jetzt noch verbaute Heizungssysteme sollen bis zum Ende ihrerer technischen Lebenszeit genutzt werden

Fernwärmenetz:

• Aktuell 90-140°C -> In zukunft 30°C in Verbindung mit Wärmepumpen

• Mögliches (anders) Szenario:

  • Saisonaler Netzbetrieb mit guter Eignung für Mischbebauungen aus Neubau und Bestand

    − Winter warm (60-85°C) mit direkter Wärmenutzung

    − Sommer kalt (10-30°C) mit Restheizlasten durch Wärmepumpe

• Gleichbleibende Personenverkehrsnachfrage jedoch effizienter, d.h. weniger Individualverkehr

• Güterverkehr soll auf die Schiene verlagert werden -> was auf der Strasse bleibt -> Wasserstoff, Batterie und Oberleitung

• Endenergiebedarf sinkt drastisch

• Scope 1: Direkte Emissionen die bei mir in der Fabrik anfallen

• Scope 2: Emissionen der Energie die ich gebraucht habe

• Scope 3: Alles was vorgelagert ist: Vorprodukte, Transport; Geschäftsreisen

• Scope 4: Alles was nachgelagert ist: Transport beim Verkauf, Werbung, Entsorgung

• EE erzeugter Strom wird Bilanziell gehandelt muss aber nicht vomKäufer empfangen und verbraucht werden um gültig zu sein.

• Es kann vorkommen, dass dieser Strom doppelt angerechnet wird, einmal vom ersteller (Windkraftbetreiber und Verkäufer im jeweiligen Land) und Käufer des HKN im selben oder anderem Land

„…. Besonders deutlich wird dies am Beispiel Norwegens, das im Jahr 2015 netto knapp 70 % seiner EE-Stromproduktion über Herkunftsnachweise ins Ausland exportiert hat…“

„… Es ist zu vermuten, dass ein nicht unwesentlicher Teil dieses EE-Stromexports auf Basis des marktbezogenen Ansatzes in Klimabilanzen ausländischer Unternehmen eingeflossen ist. Wenn es zugleich aber zulässig ist, dass norwegische Unternehmen den ortsbezogenen Ansatz wählen und somit den nationalen Stromerzeugungsmix zur Grundlage ihrer Klimabilanz machen, dann kommt es zu Doppelzählungen von EE-Strom…“