Notwendigkeit & Potenzial der geologischen Speicherung ... · 2025 2035 2050 40 bis 45 % 55 bis...

9. Niedersächsische Energietage | Goslar | 1. & 2. November.2016

Notwendigkeit & Potenzial der geologischen Speicherung Erneuerbarer Energien in Deutschland

DIPL.-ING. SEBASTIAN BOOR

9. Niedersächsische Energietage | 1. & 2. November 2016 / Goslar | Sebastian Boor

KBB Underground Technologies GmbH…

…plant und baut weltweitUntergrundspeicher für

Erdgas

Rohöl und Rohölprodukte

Druckluft & Wasserstoff

…ist tätig in der

Solegewinnung zurSalzproduktion.

Aufbau des Vortrags

• Änderungen in der Energieversorgung bei der zunehmenden Nutzung von EE

• Änderungen der Anforderungen an Energiespeicher

• Optionen von untertägigen Energiespeichern

• Zukünftiger Bedarf an untertägigen Speichern in Deutschland für elektrische Energie

• Projekt InSpee: Potentialabschätzung für die Errichtung von Salzkavernen

Energiepolitische Ziele der Bundesregierung

0 10 20 30 40 50 60 70 80

40 bis 45 %

55 bis 60 %

mind. 80 %

Anteil Erneuerbarer Energien an der Stromversorgung in %

aktuell ca. 32%

Quellen: Koalitionsvertrag der Bundesregierung 2013; BMWi: Erneuerbare Energien in Deutschland. Das Wichtigste im Jahr 2015 auf einen Blick (08/2016)

Ausbau des Anteils der Erneuerbaren Energien: PV & Wind

2016: 97 GW

Quelle: BMWi: Erneuerbare Energien in Deutschland. Das Wichtigste im Jahr 2015 auf einen Blick (08/2016)

Erzeugung unabhängig vom Bedarf…

Energiewandlungskette - heute

Primäre Energie-Quelle

Leistung vs. Zeit Speicher Leistung

vs. Zeit Speicher Netz

Elektrische Energie

Umwandlungin Leistung

Primärenergie

Energiewandlungskette - heute

Elektrische Energie

Speicherung der primären Energiequellenvor Umwandlung.

Primärenergie

Energiewandlungskette - zukünftig

Zunehmend Ersetzen der konventionellen Energieträger durch erneuerbare Energiequellen

vs. Zeit Speicher NetzUmwandlungin Leistung

Primärenergie Elektrische Energie

Energiewandlungskette - zukünftig

Zunehmend Ersetzen der konventionellen Energieträger durch erneuerbare Energiequellen

Speicherung der Energie nachUmwandlung.

Primärenergie Elektrische Energie

Abregelung von Strom aus Erneuerbaren Energien

Quellen: Ministerium für Energiewende, Landwirtschaft, Umwelt und ländliche Räume, Abregelung von Strom aus Erneuerbaren Energien und daraus resultierende Entschädigungsansprüche in den Jahren 2010 bis 2015; www.kernenergie.de

25% der Energieerzeugung des Kernkraftwerks Brokdorf in 2015

Charakteristika verschiedener Energiespeicher

Notwendigkeit von Speichern für elektrische Energie

240 TWh Erdgas

Kapazität der Untergrund-

Gasspeicher in Deutschland

Quelle: LBEG, Erdöl und Erdgas in der Bundesrepublik Deutschland 2015

Kapazität der Pumpspeicherkraftwerke in Deutschland (ca. 0,04 TWh)

Speicheroptionen im geologischen Untergrund

Ausgeförderte Öl-/Gaslagerstätten

AquiferSalzkavernen

Wasserstoff

DruckluftKohlen-

wasserstoffe

Zukünftiger jährlicher Energie-Speicherbedarf in Deutschland (Strom-Sektor)

Wie könnten 4 - 40 TWh realisiert werden?

Bei einmaligen Speicherumschlag wären erforderlich:

Pumpspeicher 500 –(Goldisthal – 8 GWh) 5.000

CAES-Kavernen 3.333 –33.330

H2-Kavernen 47 – 470

Erdgas-Kavernen 12 – 120

Annahme: Kavernenvolumen = 500.000 m³

Wie könnten 4 - 40 TWh realisiert werden?

Bei täglichem Speicherumschlag wären erforderlich:

Pumpspeicher 2 – 14(Goldisthal – 8 GWh)

CAES-Kavernen 10 – 92

Bei monatlichem Speicherumschlag wären erforderlich:

H2-Kavernen 4 – 40

Erdgas-Kavernen 1 – 10Annahme: Kavernenvolumen = 500.000 m³

Volumetrische Energiedichte im Vergleich

Das Projekt InSpEE

Informationssystem Salzstrukturen: Planungsgrundlagen, Auswahlkriterien und Potentialabschätzung für die Errichtung von Salzkavernen zur Speicherung von Erneuerbaren Energien (Wasserstoff und Druckluft)

Gefördert durch

im Rahmen der

Laufzeit Mai 2012 bis September 2015

Verbundpartner

Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe (BGR) Arbeitspakete 1 und 2

Leibniz Universität Hannover, Institut für Geotechnik Hannover, Abteilung Unterirdisches Bauen (IGtH) Arbeitspaket 3

KBB Underground Technologies GmbH (KBB UT)Arbeitspakete 4 und 5, Projektkoordination

Ziele und Arbeitspakete

AP 1 Erstellung eines Informationssystems über Salzstrukturen sowie von geologischen Niveauschnittkarten (BGR).

AP 2 Erfassung des Internbaus von Salzstrukturen und geologische 3D-Modellierung (BGR).

AP 3 Gebirgsmechanische Anforderungen an die Speicherung von Druckluft und Wasserstoff (IGtH).

AP 4 Definition von Bewertungskriterien und Planungsgrundlagen für eine Potentialabschätzung (KBB UT).

AP 5 Potentialabschätzung möglicher Speichervolumina und speicherbarer Energiemengen (KBB UT).

Ziele und Arbeitspakete

AP 1 Erstellung eines Informationssystems über Salzstrukturen sowie von geologischen Niveauschnittkarten (BGR).

AP 2 Erfassung des Internbaus von Salzstrukturen und geologische 3D-Modellierung (BGR).

AP 3 Gebirgsmechanische Anforderungen an die Speicherung von Druckluft und Wasserstoff (IGtH).

AP 4 Definition von Bewertungskriterien und Planungsgrundlagen für eine Potentialabschätzung (KBB UT).

AP 5 Potentialabschätzung möglicher Speichervolumina und speicherbarer Energiemengen (KBB UT).

GIS-basierte Potenzialabschätzung: Druckluft & Wasserstoffspeicherung in norddeutschen Salzstrukturen

AP 4 - Eingangsdaten aus dem AP 1

Ca. 270 zur Wasserstoff- und Druckluftspeicherunggeeignete Salzstrukturen

Salzstruktur mit 4 Niveauschnitten

AP 5 – 3D-Darstellung Salzstruktur, Internbau

AP 5 – Ermittlung des geeigneten Kavernentyps

AP 5 – 3D-Seitenansicht Salzstruktur, Kavernenfelder

Druckluftkavernenfeld

Wasserstoff-kavernenfeld

AP 5 – Ermittlung der Kavernenanzahl (Wasserstoff)

Ergebnisse der Potenzialabschätzung

Ausge-werteteStruk-turen

CAES[TWh]

H2[TWh]

CAES[-]

Gesamt 269 4,5 1.614 0,30 0,24Berlin / Brandenburg 24 0,5 159 0,05 0,13Bremen / Niedersachsen 160 2,0 702 0,33 0,30

Hamburg / Schleswig-Holstein 44 0,7 413 0,26 0,20

Mecklenburg-Vorpommern 9 0,6 193 0,15 0,12

Sachsen-Anhalt 32 0,8 147 0,44 0,21

Energiegehalt Abschlagsfaktor

Zusammenfassung

Zukünftig hoher Bedarf an Speichern für Erneuerbare Energienerforderlich

Untertagespeicher geeignet und Technik ist vorhanden

Abschätzung des Speicherpotentials norddeutscher Salzstrukturen fürDruckluft und Wasserstoff ergibt eine großes theoretischesSpeicherpotential in der bzw. über der Dimension des Speicherbedarfs

Potentialermittlung für die Salzstrukturen in Mittel- und Süddeutschland im Nachfolgeprojekt InSpEE-DS (seit Oktober 2015)

Notwendigkeit & Potenzial der geologischen Speicherung Erneuerbaren Energien in Deutschland

Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!

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