Information in English

Kombikraftwerk 1:  first Combined Power Plant project, focussing on a 100% renewable coverage of the electricityy demand

Kombikraftwerk 2: second Combined Power plant project, focussing on more complex 100% renewable electricity system and the grid stability


Aktuelle Studien


Informationen zum Projekt Kombikraftwerk 2


Informationen zum Projekt Kombikraftwerk 1


Die Projekte Kombikraftwerk und Kombikraftwerk 2 und damit auch die Erstellung dieser Seite wurden gefördert durch das Bundesumweltministerium.

Das regenerative Kombikraftwerk – was ist das und wozu wird es gebraucht?

Deutschland will sein Energieversorgungssystem auf Erneuerbare Energien umstellen, das ist politisch beschlossen und auch gesellschaftlich gewünscht. Dieser Umstieg dient nicht nur dem Klimaschutz, sondern sorgt auch für Arbeitsplätze, regionale Wertschöpfung und nicht zuletzt auch für eine Modernisierung unserer Energieinfrastruktur. Den größten Beitrag zur künftigen Energieversorgung werden in Zukunft dann die Wind- und die Solarenergie leisten. Diese hängen im Gegensatz zu den bisherigen Großkraftwerken jedoch vom natürlichen Dargebot – umgangssprachlich also dem Wetter – ab und sind daher fluktuierend. Um eine sichere und stabile Stromversorgung zu gewährleisten, muss das ganze System daher stärker miteinander verknüpft und aufeinander abgestimmt gesteuert werden.

Das regenerative Kombikraftwerk leistet genau dies: Es ist eine Verknüpfung der fluktuierenden Energieerzeuger mit regelbaren Erneuerbaren Energien wie Bioenergie, Wasserkraft oder Geothermie sowie mit Speichern und Verbrauchern. Durch diese Verbindung vieler dezentraler Anlagen kann die schwankende Erzeugung großräumig bzw. zeitlich ausgeglichen werden, es entsteht eine größere virtuelle Einheit, die besser gesteuert werden kann und so planbar gemacht wird. Diese Verbindung und zentrale Steuerung erfolgt über eine vom Fraunhofer IWES gemeinsam mit Partnern entwickelte Software, die sich schon in mehreren Praxistests und Simulationen bewährt hat:

Kombikraftwerk 1 – eine rein regenerative Stromversorgung ist sicher

Bereits im Jahr 2007 wurden die Herausforderungen bei der Umstellung des Energieversorgungssystems erkannt und von der Branche adressiert: Kanzlerin Angela Merkel direkt wurde von Branchenvertretern das Versprechen gegeben, die Machbarkeit einer rein erneuerbaren Stromversorgung zu beweisen. In der Folge entwickelten das IWES und seine Partner die allen Kombikraftwerks-Projekten zu Grunde liegende Software und verknüpften damit einige real existierende  Erneuerbare-Energien-Anlagen quer über Deutschland. Mit diesen Anlagen und einem virtuell eingebundenen Pumpspeicherkraftwerk, die zusammen etwa einem Zehntausendstel des künftigen deutschen Kraftwerksparks entsprachen, konnte der ebenfalls im Maßstab 1:10.000 angelegte reale Stromverbrauch Deutschlands über ein Jahr jederzeit gedeckt werden. Das erste Kombikraftwerksprojekt zeigte damit, dass eine Stromversorgung allein auf Basis Erneuerbarer Energien machbar ist.

Kombikraftwerk 2 - eine rein regenerative Stromversorgung ist stabil

Eine stabile Stromversorgung muss mehr Kriterien erfüllen als nur die kontinuierliche Deckung des anfallenden Verbrauchs. Es braucht darüber hinaus auch eine jederzeit stabile Frequenz und Spannung im Netz, zudem muss auch der Wiederaufbau des Versorgungssystems nach eventuellen Störungen gewährleistet werden können. Durch den Umstieg auf Erneuerbare Energien ergeben sich auch hier Veränderungen und damit neue Herausforderungen, die im Rahmen des Projektes Kombikraftwerk2 von 2010 bis 2014 mit Förderung des Bundesumweltministeriums vom IWES mit Partnern untersucht wurden.  Unter anderem wurden erneut reale Erneuerbare-Energien-Anlagen zu einem Kombikraftwerk verknüpft und so die Möglichkeit zur Regelleistungserbringung, welche zur Frequenzstabilisierung im Stromnetz unabdingbar ist, demonstriert. Auch diente das Kombikraftwerks-Prinzip als Grundlage für ein detailliertes Modellszenario, mit dem eine saubere Stromversorgung der Zukunft allein auf Basis Erneuerbarer Energieträger simuliert wurde – und in der das Stromnetz jederzeit stabil gehalten werden konnte.

REStable – ein regeneratives Stromversorgungssystem funktioniert auch europäisch

Das Kombikraftwerk 2-Projekt zeigte, wie eine sichere, saubere und stabile Stromversorgung in Deutschland aussehen kann. Natürlich ist dieses Szenario aber im europäischen Stromsystem eingebettet. In dem aktuell laufenden Projekt REstable werden die Untersuchungen daher verbreitert und gemeinsam mit einigen der bisherigen Partner aus Deutschland  sowie mit neuen Akteuren aus verschiedenen europäischen Ländern eine aus den bisherigen Ergebnissen resultierende europaweite Betrachtung der Veränderungen im Stromsystem vorgenommen. Auch hier werden erneut sowohl Simulationen als auch Praxistests verwendet, bei denen das Kombikraftwerks-Prinzip die Basis bildet.

> Zur Homepage des Projektes REStable < 

Interaktion EE-Strom, Wärme und Verkehr – ein rein regeneratives Energiesystem ist möglich

Um die Energiewende zu vervollständigen und die Klimaschutzziele einzuhalten, ist es unabdingbar, nicht nur die Stromerzeugung, sondern auch die Energiebereiche Wärme und Verkehr vollständig auf Erneuerbare Energieträger umzustellen. Aufgrund der begrenzten Potenziale der verschiedenen Erneuerbaren Energieträger zur direkten Erzeugung von Wärme und Kraftstoffen wird es auch notwendig sein, vermehrt Strom aus Erneuerbaren Energien, v. a. Sonne und Wind, für Wärmeerzeugung (Wärmepumpen, Power-to-Heat, Power-to-Gas) und Mobilität (Elektromobilität, Power-to-Gas, Power-to-Liquid) einzusetzen. Diese Kopplung der Sektoren sorgt nicht nur für Klimaschutz bei der Energieerzeugung und -nutzung, die eingesetzten Technologien sind auch teilweise deutlich effizienter als heutige Lösungen und zudem lässt sich durch die erneute Anwendung des Kombikraftwerk-Prinzips und damit die Verknüpfung der Stromerzeugung mit diesen neuen Verbrauchern das gesamte System deutlich stabilisieren. Wie ein solches zukünftiges System im Detail aussehen könnte und wie die Verknüpfung der Sektoren dabei funktioniert, hat das Fraunhofer IWES mit der Studie „Interaktion EE-Strom, Wärme und Verkehr“ gezeigt – und so dargestellt, wie unser gesamtes Energiesystem allein auf Basis Erneuerbarer Energieträger funktionieren kann.

> Zur Studie "Interaktion EE-Strom, Wärme, Verkehr" < 

Geschäftsmodell Energiewende – ein rein regeneratives Energiesystem ist wirtschaftlich

Mit der Studie „Geschäftsmodell Energiewende“ wurden die in den vorherigen Untersuchungen nur rudimentär betrachteten ökonomischen Auswirkungen der Umstellung unserer Energieversorgung betrachtet. Grundlage dazu war ein rein regeneratives Energiesystem auf Basis der Kombikraftwerks-Untersuchungen bzw. dieses Prinzips. Die für ein solches System notwendigen Kosten wurden analysiert und mit den Einsparungen beim Import fossiler Brennstoffe bzw. den vermiedenen Kosten für Wartung und Neuinvestitionen einer konventionellen Energieversorgung gegenübergestellt. Ergebnis: Die Realisierung einer Stromversorgung auf Basis Erneuerbarer Energieträger erfordert erst einmal hohe Anfangsinvestitionen und damit zunächst einen zusätzlichen Aufwand. Diese anfallenden Kosten fließen jedoch überwiegend in die heimische Wirtschaft und sorgen für eine Modernisierung der vorhandenen Energieinfrastruktur. Ab den 2030er-Jahren überwiegen die eingesparten Brennstoffkosten die Investitionen, so dass es Einsparungen gegenüber einem konventionellen System gibt, die auf Dauer sogar die zunächst notwendigen Investitionen deutlich übersteigen und zu einer Energiewende-Rendite führen, die sogar relativ risikoarm ist. Ein Energiesystem auf Basis Erneuerbarer Energieträger lohnt damit auch wirtschaftlich.

> Zum Bericht "Geschäftsmodell Energiewende" <