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ÜBERLEGUNGEN ZUR ENERGIEZUKUNFT IM SIGGENTHAL
Generalversammlung solarlobby.ch 20. Februar 2013 1
Überlegungen zur
Energiezukunft im
Siggenthal
ÜBERLEGUNGEN ZUR ENERGIEZUKUNFT IM SIGGENTHAL
Generalversammlung solarlobby.ch 20. Februar 2013 2
Inhalt • Präambel
• Erläuterungen (Ab)
• Projektstudie ABB TS Energietechnik (Ab)
• Verteilnetz EGS als tragendes System der
Energiewende im Siggenthal (Thi)
• Entwurf Energiegesetz, Schlussfolg. (Ab)
• Herausforderungen
• Blick in die Zukunft (Ab)
ÜBERLEGUNGEN ZUR ENERGIEZUKUNFT IM SIGGENTHAL
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• Präambel
• Erläuterungen
• Projektstudie ABB TS Energietechnik
• Verteilnetz EGS als tragendes System der
Energiewende im Siggenthal
• Entwurf Energiegesetz, Schlussfolgerungen
• Herausforderungen
• Blick in die Zukunft
ÜBERLEGUNGEN ZUR ENERGIEZUKUNFT IM SIGGENTHAL
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Präambel Durch Reduktion der Aufgabenstellung „Energiewende“
auf eine regionale Grössenordnung wird diese besser
fassbar
ÜBERLEGUNGEN ZUR ENERGIEZUKUNFT IM SIGGENTHAL
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• Präambel
• Erläuterungen
• Projektstudie ABB TS Energietechnik
• Verteilnetz EGS als tragendes System der
Energiewende im Siggenthal
• Entwurf Energiegesetz, Schlussfolgerungen
• Herausforderungen
• Blick in die Zukunft
ÜBERLEGUNGEN ZUR ENERGIEZUKUNFT IM SIGGENTHAL
Generalversammlung solarlobby.ch 20. Februar 2013 6
Hinweise • Begriff Anwendung (statt Verbrauch)
• Zahlen auf Siggenthal bezogen
• FV = Fotovoltaik
• Siggenthal mit 40% FV-Energie = Jahresdurchschnitt
(auf Lastgang-Diagrammen → schwarze Linie)
ÜBERLEGUNGEN ZUR ENERGIEZUKUNFT IM SIGGENTHAL
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Elektrische Leistung 1 • kW, MW, GW
• Produkt aus Stromstärke und Spannung
• Bestimmend für Dimensionierung und Kosten aller
Netzkomponenten
• Höchste Leistung Januar 2013:
10 MW (10‘000 Wasserkocher à 1 kW)
• Kontinuierliche Anpassung Erzeugung ↔ Anwendung
unabdingbar
ÜBERLEGUNGEN ZUR ENERGIEZUKUNFT IM SIGGENTHAL
Generalversammlung solarlobby.ch 20. Februar 2013 8
Elektrische Leistung 2 • Lastgang zeigt zeitlichen Verlauf einer Leistung
15 Minuten Zeitauflösung
• Lastgangzähler
Datenübermittlung an Server
Technische Berechnungen (Excel)
→ Projektstudie ABB TS
ÜBERLEGUNGEN ZUR ENERGIEZUKUNFT IM SIGGENTHAL
Generalversammlung solarlobby.ch 20. Februar 2013 9
Elektrische Energie 1 • Fläche unter Lastgang → Energie
• kWh, MWh, GWh
• Anwendung 2012 = 50 GWh, Ø 5’700 kWh pro Stunde
• Ø Haushalte 4‘790 kWh
• Anzahl kWh dient zudem als Kostenträger für:
Nutzung aller Netzebenen 400 bis 0.4 Kilovolt
Systemdienstleistungen
Förderung nEE
Konzession an Gemeinden
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Generalversammlung solarlobby.ch 20. Februar 2013 10
Elektrische Energie 2 • Nur 48 % des kWh-Totalpreises finanzieren Energie
→ massgebend für Netzparität
• Leitungsnetze können keine Energie speichern
• Ökonomischer Wert der Erzeugung resultiert aus
zeitlichem Verlauf
Flexibilität entsprechend Anwendungsbedarf
• Ausgleich von Schwankungen erfordert Regelenergie
(positiv/negativ)
• Unzulässiger Vergleich von Energiemengen (Gubrist)
ÜBERLEGUNGEN ZUR ENERGIEZUKUNFT IM SIGGENTHAL
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• Definitionen
• Projektstudie ABB TS Energietechnik
• Verteilnetz EGS als tragendes System der
Energiewende im Siggenthal
• Entwurf Energiegesetz, Schlussfolgerungen
• Herausforderungen
• Blick in die Zukunft
ÜBERLEGUNGEN ZUR ENERGIEZUKUNFT IM SIGGENTHAL
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Produktion
„Siggenthal mit 40%
FV-Energie"
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Lastgänge Mittwoch
19.01.2011 20.04.2011 15.06.2011 19.10.2011 Leistung KKW
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Vergleich Mittwoch - Sonntag
Mittwoch 19.1.2011 Sonntag 23.1.2011 Mittwoch 15.6.2011 Sonntag 19.6.2011
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Referenzanlage Flory
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Anlage Flory
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Technische Daten
Fläche 400 m2
Dachwinkel 14 Grad
Ausrichtung Haus Süd-West
Leistung 51.8 kWp
Modul Typ 3S Megaslate, monokristalin
Leistung pro Modul 1060 Wp
Moduldimensionen 130 x 82.5 cm
Inbetriebsetzung Oktober 2009
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Lastgang Flory 15.5.2011
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Lastgang Anlage Flory Mittwoch
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Anzahl
Mittelwert 2010 + 2011 Flory
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Referenzanlage Flory Januar 2013
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Dachflächen für verschiedene Szenarien
geeignete Dachfläche benötigte Dachfläche benötigte Dachfläche Sommer benötigte Dachfläche Winter
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Winterhalbjahrestag
Produktion FV 466 Produktion FV 956 Produktion KKW Anwendung
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Leis
tun
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kW
Zeit
Lastgang vom 15.5.2011
FV Produktion Anwendung Produktion KKW
ÜBERLEGUNGEN ZUR ENERGIEZUKUNFT IM SIGGENTHAL
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kW
Zeit
Geordnete Lastkurve Flory
2010 2011 Mittelwert
Schlechtes Wetter und Nacht
ÜBERLEGUNGEN ZUR ENERGIEZUKUNFT IM SIGGENTHAL
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Zeit
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Winter Sommer
Flory
ÜBERLEGUNGEN ZUR ENERGIEZUKUNFT IM SIGGENTHAL
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Zeit
Überschüssige Energie pro Winterhalbjahrtag
3522 kWh
ÜBERLEGUNGEN ZUR ENERGIEZUKUNFT IM SIGGENTHAL
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Leis
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g in
kW
Zeit
Überschüssige Energie pro Sommerhalbjahrtag
59212 kWh
ÜBERLEGUNGEN ZUR ENERGIEZUKUNFT IM SIGGENTHAL
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Zeit
Fehlende Energie Efehlt pro Wintertag
42159 kWh
ÜBERLEGUNGEN ZUR ENERGIEZUKUNFT IM SIGGENTHAL
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Leis
tun
g in
kW
Zeit
Fehlende Energie Efehlt pro Sommertag
29787 kWh
ÜBERLEGUNGEN ZUR ENERGIEZUKUNFT IM SIGGENTHAL
Generalversammlung solarlobby.ch 20. Februar 2013 37
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Zeit
Winterhalbjahr
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ÜBERLEGUNGEN ZUR ENERGIEZUKUNFT IM SIGGENTHAL
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Leis
tun
g in
kW
Zeit
Sommerhalbjahr
Anwendung Produktion KKW Produktion FV
ÜBERLEGUNGEN ZUR ENERGIEZUKUNFT IM SIGGENTHAL
Generalversammlung solarlobby.ch 20. Februar 2013 39
Speicher-
möglichkeiten
und Anpassung
Erzeugung -
Anwendung
ÜBERLEGUNGEN ZUR ENERGIEZUKUNFT IM SIGGENTHAL
Generalversammlung solarlobby.ch 20. Februar 2013 40
Speicherarten
Elektrochemisch
Akkumulator
Flowbatterien
Wasserstoff
Mechanisch
Pumpspeicher
Druckluft
Schwungrad
Elektrisch
Kondensator
Spule
ÜBERLEGUNGEN ZUR ENERGIEZUKUNFT IM SIGGENTHAL
Generalversammlung solarlobby.ch 20. Februar 2013 41
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Akkutechnologie
Energiedichte [Wh/kg] min
Energiedichte [Wh/kg] max
Energiedichte elektrochem.
ÜBERLEGUNGEN ZUR ENERGIEZUKUNFT IM SIGGENTHAL
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Ben
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Lithiu
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triu
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icke
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Nic
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Meta
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Lithiu
m-E
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Re
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low
Nic
kel-
Wa
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toff
Nic
kel-
Zin
k
Nic
kel-
Eis
en
Ble
iakku
Wh
/kg
Speicherbeschreibung
Energiedichte [Wh/kg]min
Energiedichte [Wh/kg]max
Energiedichte elektrochem. Speicher vs. Kraftstoff
ÜBERLEGUNGEN ZUR ENERGIEZUKUNFT IM SIGGENTHAL
Generalversammlung solarlobby.ch 20. Februar 2013 43
Pumpspeicher
ÜBERLEGUNGEN ZUR ENERGIEZUKUNFT IM SIGGENTHAL
Generalversammlung solarlobby.ch 20. Februar 2013 44
Pumpspeicher
ÜBERLEGUNGEN ZUR ENERGIEZUKUNFT IM SIGGENTHAL
Generalversammlung solarlobby.ch 20. Februar 2013 45
Pumpspeicher Nant de Drance (Wallis)
Kosten 1.8 Mia CHF
Jährliche Energieproduktion 2.5 TWh
Kosten pro installierte Leistung 1000 - 3600 CHF/kW
ÜBERLEGUNGEN ZUR ENERGIEZUKUNFT IM SIGGENTHAL
Generalversammlung solarlobby.ch 20. Februar 2013 46
Anwendung anpassen
ÜBERLEGUNGEN ZUR ENERGIEZUKUNFT IM SIGGENTHAL
Generalversammlung solarlobby.ch 20. Februar 2013 47
5 % Ausrichtung gegen Osten
10 % Ausrichtung gegen Südosten
20 % Ausrichtung gegen Süden
60 % Ausrichtung gegen Südwesten
5 % Ausrichtung gegen Westen
„Strategie“ Dachflächen Siggenthal
ÜBERLEGUNGEN ZUR ENERGIEZUKUNFT IM SIGGENTHAL
Generalversammlung solarlobby.ch 20. Februar 2013 48
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Zeit [h]
SHJ mit Einbezug Panelausrichtung
5% Ost 10% Südost 20% Süden
60% Südwest 5% West Solareinspeisung mit diff. Ausrichtung
Flory extrapoliert
EGS-Netz
ÜBERLEGUNGEN ZUR ENERGIEZUKUNFT IM SIGGENTHAL
Generalversammlung solarlobby.ch 20. Februar 2013 49
EGS-Netz
ÜBERLEGUNGEN ZUR ENERGIEZUKUNFT IM SIGGENTHAL
Generalversammlung solarlobby.ch 20. Februar 2013 50
EGS-Netz
ÜBERLEGUNGEN ZUR ENERGIEZUKUNFT IM SIGGENTHAL
Generalversammlung solarlobby.ch 20. Februar 2013 51
EGS-Netz
ÜBERLEGUNGEN ZUR ENERGIEZUKUNFT IM SIGGENTHAL
Generalversammlung solarlobby.ch 20. Februar 2013 52
-3000
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0
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Leis
tun
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kW
]
Zeit [h]
Speicher SHJ und WHJ
WHJ Speicher SHJ Speicher
ÜBERLEGUNGEN ZUR ENERGIEZUKUNFT IM SIGGENTHAL
Generalversammlung solarlobby.ch 20. Februar 2013 53
• Präambel
• Erläuterungen
• Projektstudie ABB TS Energietechnik
• Verteilnetz EGS als tragendes System der
Energiewende im Siggenthal
• Entwurf Energiegesetz, Schlussfolgerungen
• Herausforderungen
• Blick in die Zukunft
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Verteilnetz EGS • 28.8 km Mittelspannungskabel (3x16’000 Volt)
• 50 Transformatorenstationen
• 264 Kabelverteilkabinen
• 220.3 km Niederspannungskabel (3x400/230 Volt)
• 201 km Reserverohre
• Tragendes System bei Energiewende im Siggenthal
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Übertragungskapazität • Vorhalteleistung der AEW Energie AG:
3 x 15’000 kVA
• Installierte Transformatorenleistung:
31‘150 kVA
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Finanzielles über das Verteilnetz der EGS • Finanzierung über Netznutzungspreis
• 1.68 Mio CHF Investitionen im Jahre 2012
• Volksvermögen
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Präambel
• Erläuterungen
• Projektstudie ABB TS Energietechnik
• Verteilnetz EGS als tragendes System der
Energiewende im Siggenthal
• Energiegesetz (Entwurf), Schlussfolgerungen
• Herausforderungen
• Blick in die Zukunft
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Erläuternder Bericht zur Energiestrategie
2050 (28.09.2012)
Energiegesetz, Entwurf vom 28.09.12
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Artikel 17, Absatz 2 (1. Teil)
• Rein „interne“ Energieflüsse bei einem Endverbraucher
und gleichzeitigem Anlagenbetreiber sind nicht zu
beachten
• Wenn das öffentliche Netz zwischen
Produktionsanlage und Verbrauch in Anspruch
genommen wird, liegt kein Eigenverbrauch vor
• Bei der Abrechnung zwischen Netz- und
Anlagenbetreiber sind einzig die tatsächlichen,
physikalischen Energieflüsse in das und aus dem
Verteilnetz massgebend und nicht irgendwelche
bilanzierten Werte
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Artikel 17, Absatz 2 (2. Teil)
• Die tatsächlich ins Verteilnetz eingespiesene und von
dort bezogene Energie ist je separat zu erfassen und
abzurechnen, es findet keine Saldierung der ein- und
ausgehenden Energieflüsse statt (Net-Metering)
• In logischer Konsequenz dieser klaren Trennung
zwischen eingespiesener und nicht eingespiesener
Elektrizität wird selbstverständlich nur für den
eingespiesenen Anteil eine Vergütung geschuldet
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Artikel 17, Absatz 3
• Die Vergütung hat sich, wie schon nach bisherigem
Recht, an den Marktpreisen zu orientieren. Der
Netzbetreiber hat das zu entrichten, was er an Kosten
für eine anderweitige Beschaffung „gleichwertiger
Energie“ einspart
• Damit ist zeitlich gleich verfügbare Energie gemeint,
also Energie die zu einem bestimmten Zeitpunkt
abgerufen wird
• „Grüner“ Mehrwert ist mit „gleichwertig“ nicht gemeint,
zumal er über den Herkunftsnachweis handelbar ist
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Artikel 20 FV-Kontigente
• Bei der FV werden die finanzielle Mittel mittels
jährlicher Kontingente begrenzt
• Diese Kontingente haben sich an den Zubauzielen zu
orientieren
• Infolge der Kontingente wird es bei der FV weiterhin
eine Warteliste geben
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Artikel 21 Vergütungssatz
• Künftig soll nicht unbedingt eine Kostendeckung (für
Referenzanlagen) erreicht werden
• Die Vergütung hat sich an den Gestehungskosten zu
orientieren
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Artikel 28-30 Einmalvergütung für kleine FV-Anlagen
• FV-Anlagen mit Leistung kleiner als 10 kW sind nicht
mehr zum Einspeisevergütungssystem zugelassen
neues Fördersystem → einmalige Investitionshilfe
Finanzierung → Netzzuschlag (kapitalisierte
Einspeisevergütung)
≤ 30 Prozent der bei Inbetriebnahme massgeb-
lichen Investitionskosten von Referenzanlagen
• Kontingentierung wie Einspeisevergütungssystem
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Artikel 43 - 46 Zielvorgaben für Stromlieferanten
• Neues Instrument „Zielvorgaben“ gemittelt über 3
Jahresperioden. Energielieferanten werden in die
Pflicht genommen, einen Beitrag zur Steigerung der
Effizienz beim Elektrizitätsbedarf zu leisten
• Mittels Anreizen/Aktionen sind bei Kunden/innen
entsprechende Effizienzmassnahmen umzusetzen
• Entscheidend sind Resultate und nicht Anstrengungen.
Jeder Lieferant hat, entsprechend seinem Absatz, eine
individuelle Zielvorgabe zu erfüllen (maximal 2%)
• Gilt leider nicht für Treibstoffverkäufer!
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Erläuternder Bericht zur Energiestrategie
2050 (28.09.2012)
Stromversorgungsgesetz vom 23. März 2007 (StromVG)
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Art. 17a (neu) Intelligente Messsysteme, Teil 1
• Messen tatsächlichen Fluss und zeitlichen Verlauf
elektrischer Energie, können gleichzeitig empfangen
und senden (bidirektional)
• Bundesrat kann die Netzbetreiber dazu verpflichten,
bis zu einem bestimmten Zeitpunkt für eine teilweise
oder flächendeckende Einführung intelligenter
Messsysteme zu sorgen
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Art. 17a (neu) Intelligente Messsysteme, Teil 2
• Installation und Einbindung in Kommunikationsnetz ist
Aufgabe der Netzbetreiber
• Bundesrat definiert Eigenschaften, Ausstattungen und
Funktionalitäten welche intelligente Messsysteme
zusätzlich zu den Vorgaben des Eichrechts aufweisen
müssen (Mindestanforderungen)
• Kosten für gesetzlich vorgeschriebene intelligente
Messsysteme sind anrechenbar (die Obergrenze ergibt
sich aus den Mindestanforderungen)
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Präambel
• Erläuterungen
• Projektstudie ABB TS Energietechnik
• Verteilnetz EGS als tragendes System der
Energiewende im Siggenthal
• Energiegesetz (Entwurf), Schlussfolgerungen
• Herausforderungen
• Blick in die Zukunft
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Für Anwender der Elektrizität 1 • Flexibilisierung der Anwendung
Zeitgleich mit Produktion
Kurze Reaktionszeiten
Überschuss nEE direkt als Nutzenergie speichern
→ thermische Energiespeicherung Kälte/Wärme
• Einschränkung / Sperrung bei zuwenig Produktion
• Minimale Anzahl höchsteffizienter elektrischer Geräte
kaufen und betreiben
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Für Anwender der Elektrizität 2 • Zurückhaltend andere Energieformen durch Elektrizität
ersetzen
• Bereitschaft, pro kWh Bezug aus dem Netz, einen
Netznutzungspreis von einigen Rp. zu bezahlen
• Auch die eigene Anlage auf dem Dach ist Mist, wenn
das Netz ausgefallen ist
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Für Verteilnetzbetreiber • Zunehmend kniffliges Netz- und Kostenmanagement
• Zunehmend erschwertes Erkennen von Netzfehlern
• Wechselnde Lastflusssituationen → Überlastungen,
Spannungs-Anhebungen/-einbrüche, Resonanzen
• Ausrichten von Planung und Ausbau der Netze auf die
Integration zahlreicher dezentraler Kleinkraftwerke
• Systematischer Aufbau von Steuer- + Regelsystemen
• Spannungsregelung in Transformatorenstationen
• Dreiphasige (selbstgeführte) Wechselrichter verlangen
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Spannungsverlauf mit Einspeisung (grün)
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• Präambel
• Erläuterungen
• Projektstudie ABB TS Energietechnik
• Verteilnetz EGS als tragendes System der
Energiewende im Siggenthal
• Energiegesetz (Entwurf), Schlussfolgerungen
• Herausforderungen
• Blick in die Zukunft
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Generalversammlung solarlobby.ch 20. Februar 2013 84
• Kombination von 80% Wind- und 20% Solarenergie-
Anteil würde den geringsten Ausgleichsbedarf
erfordern [Mathias Popp S. 35]
• ?Elektroboiler? und Wärmepumpen am Tag betreiben
• Kleinere dezentrale chemische Speicher zum
Ausgleich schneller Schwankungen der
Sonneneinstrahlung und evtl. Zwischenspeicherung
von Tagesüberschüssen
• Pumpspeicherwerke für Ausgleich +/- im Stunden bis
Wochenbereich
• Europäischer Verbund (ohne Nordafrika)
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Generalversammlung solarlobby.ch 20. Februar 2013 85
• Keine Euphorie für „smarte Systeme“
• Ausser Pumpspeicherwerken sind Speicher von
grösserem Umfang nicht bezahlbar
• Herstellen und Speichern von Wasserstoff ist nicht
sinnvoll (Verluste, keine Transportnetze vorhanden)
• Biogas zu Gas und nicht „Verstromen“
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Erdgasnetz als Biogasspeicher Drehscheibe für Treibstoff, Strom und Wärme
Treibstoff
Wärme
Strom Erdgas
„bottle
neck“ Waldholz