keynote: speicher – ein weiter weg zur marktreife

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Hannes Seidl

Keynote: Speicher – Ein weiter Weg zur Marktreife. 29.10.2014, 7. Wissenschaftstag – Vattenfall Europe Mining & Generation, Cottbus.

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Die Gesellschafter der Deutschen Energie-Agentur.

Vertreten durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie

im Einvernehmen mit:

Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft

Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz, Bau und Reaktorsicherheit

Bundesministerium für Verkehr und digitale Infrastruktur

dena

Bundesrepublik

Deutschland KfW Bankengruppe

Allianz SE

Deutsche Bank AG

DZ BANK AG

Stephan Kohler – Vorsitzender

Ulrich Benterbusch

Geschäftsführung

50 % 26 %

8 %

8 %

8 %


Herausforderungen der Energiewende.


Die energie- und klimapolitischen Zielsetzungen in Europa und Deutschland (Auswahl).

Europäische Ziele bis 2020 (2030)

Reduzierung der Treibhausgasemissionen um 20% (> 40%)

(im Vergleich zum Jahr 1990).

Erhöhung des Anteils der erneuerbarer Energien am

Energieverbrauch auf 20% (27%)

Reduzierung der Energienachfrage um 20% [27%]

Energiekonzept der Bundesregierung:

Reduzierung der Treibhausgasemissionen um 40% bis zum

Jahr 2020 und um 80% bis zum Jahr 2050 (im Vergleich zum Jahr 1990).

Erhöhung des Anteils der erneuerbaren Energien am

Bruttostromverbrauch auf 35% bis zum Jahr 2020 und

80% bis zum Jahr 2050.


Status Quo der Handlungsfelder. Nachfrage - Strom

Nachfrage - Wärme

EE

Kraftwerke

Übertragungsnetz

Verteilnetz

Offshore-Netz

Speicher

EU

Marktdesign

Ausbauziel erneuerbare Energien (EE) als einziges

Ziel (über-)erfüllt: Allerdings zu sehr hohen Kosten.

Auf allen Ebenen dringender Handlungsbedarf:

Kernaspekt ist die Koordination des EE-Ausbaus mit

dem Fortschritt der anderen Handlungsfelder.

Akuter Handlungsbedarf u.a. in:

Koordination des Netzausbaus mit dem EE-Ausbau.

Senkung der Energienachfrage.

Erstellung eines neuen Strommarktdesigns.

Die Weichen für eine erfolgreiche

Energiewende müssen jetzt gestellt werden.


Referenz 2013 Szenario B 2025 Szenario B 2035

sonstige EE 0,4 0,8 1,2

Biomasse 6,4 7,2 8,2

Photovoltaik 35,1 55,7 60,7

Wind (offshore) 0,5 10,5 18,5

Wind (onshore) 33,2 60,2 82,2

Wasserkraft 4,6 4,7 4,9

Jahreshöchstlast 86 86 86

020406080

100120140160180200

inst

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Le

istu

ng

[G

W]

sonstige EE

Biomasse

Photovoltaik

Wind (offshore)

Wind (onshore)

Wasserkraft

Jahreshöchstlast

Erwartete Entwicklung der erneuerbaren Energien für die Stromversorgung in Deutschland.

Quelle: Szenariorahmen für die Netzentwicklungspläne Strom 2015. Entwurf der

Übertragungsnetzbetreiber. 30.04.2014

Hohe installierte Leistung von Technologien mit geringen Betriebsstunden.

Summe 80,2 GW 139,1 GW 175,7 GW


Geographische Verteilung der Windenergie in Deutschland 2010 und mögliche Projektion für 2030.

Quelle: dena, Verteilung der installierten Windenergieleistung in kW/km² nach NEP Strom B 2012.


Herausforderungen bei der Umgestaltung der Stromversorgung.

1. Versorgungssicherheit Deckung der Nachfrage und Netzstabilität

2. System- und Marktintegration EE

3. Flexibilisierung des Energiesystems

4. Steigerung der (Energie-)Effizienz

5. Gesellschaftliche Akzeptanz

Gesicherte Leistung

Um- und Ausbau Stromnetze

Systemdienstleistungen inkl.

alternative Bereitsteller entwickeln

(u.a. Stromspeicher)

Energieeffiziente Stromnutzung

Kraftwerksoptimierung

Stromoptimierte KWK

…

Ausbau der Stromnetze

Hochflexible Kraftwerke

Stromspeicher, P2H, DSM

Ausbau Stromnetze

Stromspeicher

Einspeisemanagement Wind und PV

Aufklärung, Information und Dialog


Welche Speichersysteme stehen zur Verfügung?

Bildgröße 9,74 cm x 24,56 cm

an den Hilfslinien ausrichten

und weiße Linie in den Vordergrund bringen


Energiespeicher - Zentrale Eigenschaften.

Differenzierung: Energiespeicher - Stromspeicher

Kurzzeitspeicher (z.B. Pumpspeicherwerke, Batterien)

Als „Leistungsspeicher“ für Regelleistung und andere

Systemdienstleistungen

Als „Verschiebspeicher“ (Minuten bis Stunden)

hoher Zyklenwirkungsgrad, relativ geringes Speichervolumen

Langzeit- und Saisonalspeicher

(Wasserstoffanwendungen wie Power to Gas)

Mehrtagesspeicher und Wochenspeicher

(bislang) geringer Zyklenwirkungsgrad, dafür hohes

Speichervolumen

Energiespeicher stehen im Wettbewerb mit anderen

Flexibilitätsoptionen.


Anwendungsfelder und Arten von Speichern – Eignung der Speicherarten je Einsatzgebiet.

Pumpspeicher-

werke,

Druckluft-

speicher

Wasserstoff-

anwendungen

Batterie-

systeme

Erzeugungs-

ausgleich - Bereitstellung von

Regelleistung Bereitstellung von

Blindleistung Redispatch/

Netzentlastung () Verbesserung der

Spannungsqualität - -


Systemdienstleistungen für die Sicherheit und Zuverlässigkeit der Stromversorgung.

Mit hohen Anteilen EE steigt der Bedarf und die Anforderungen an

Systemdienstleistungen.

Speicher haben bereits heute eine wichtige Rolle (u.a. Regelenergie,

Blindleistung und Versorgungswiederaufbau). Bedeutung nimmt zu

(z.B. PRL aus Großbatterien).

Roadmap Systemdienstleistungen: Übersicht der Maßnahmen und

Verantwortlichen koordinierende Instanz zur Umsetzung benötigt.

dena-Plattform Systemdienstleistungen

Konsortium aus Netzbetreibern, Herstellern und Anlagenbetreibern

zur technisch und wirtschaftlich effizienten Gestaltung der

notwendigen Systemdienstleistungen.

dena-Studie Systemdienstleistungen 2030.

www.dena.de/sdl


Einsatz von Speichern am Strommarkt.

Durchschnittlich sinkende Preise am Strommarkt

aufgrund steigendem EE-Anteil und damit verbundene

Verschiebung der Merit Order.

Sinkende Preisspreizungen im Durchschnitt in den

letzten Jahren aufgrund der Absenkung der

Mittagsnachfrage durch PV-Einspeisung

Genereller Trend:

Zunahme der Preisvolatilität und der Situationen mit

extremen Preisen

weiter steigende PV Einspeisung gerade in den

Sommermonaten führt zu einem Doppelpeak der

Strompreise im Tagesverlauf. PV-Einspeisung (gelb) und

EPEX-Day-Ahead-Preise

(blau), März 2013.

Quelle: dena-Ergebnispapier „Märkte für Flexibilität“, 2013


Pumpspeicherwerke im Stromsystem.

Ausgleichsfunktion im Stromerzeugungssystem

• Integration nicht disponibler Erzeugungsleistung (z.B. fluktuierende EE)

• Energie-Einspeicherung zu Schwachlastzeiten

• Ausspeicherung der Energie während Hochlastzeiten (Verbrauchsspitzen)

Bereitstellung von Systemdienstleistungen

• Regel- und Reserveenergie

• Blindleistungsbereitstellung

• ggf. Einsatz beim Redispatch im Falle von Netzengpässen

Einsatz beim Netzwiederaufbau

• Schwarzstart-fähigkeit


Akkumulatoren / Batteriesysteme.

Einsatzgebiete: kurzfristige Speicherung

von Strom und Bereitstellung von Systemdienstleistungen.

Großer Entwicklungssprung in den letzten Jahren

und wachsende Einsatzbreite.

Große Unterschiede hinsichtlich Energiedichte, Effizienz,

Lebensdauer und Kosten.

Derzeit unter technischen und wirtschaftlichen Gesichts-

punkten für die Speicherung großer Energiemengen noch

nicht verfügbar.

Großtechnische Anwendungen in Realisierung und Planung

(z.B. 5 MW-Lithium-Ionen-Batteriepark zur Bereitstellung von

Regelenergie im Netz der WEMAG.)


Power to Heat.

Einsatzgebiete: Einzelheizung in Gebäuden, Zusatzheizung

für Fernwärmenetze oder Industrieprozesse.

Technologien: Wärmepumpe oder Widerstands-Elektroheizer.

Power to Heat stellt eine Umwandlung von Strom in Wärme dar.

keine Rückverstromung („one way solution“)

Um Versorgungssicherheit zu gewährleisten,

muss die zusätzliche Stromlast von Power to

Heat-Systemen jedoch durch Backup-Systeme

abgesichert werden.

Kostenaspekt: Der Einsatz von Power to Heat muss

unter der Maßgabe erfolgen, dass keine Erhöhung

der Jahreshöchstlast bewirkt wird.


Power to Gas – Mehr als ein Energiespeicher.


Die innovative Systemlösung Power to Gas – Eine mehrbereichsübergreifende Technologie.

gleichrangige

Bedeutung der

Erzeugungspfade

gleichrangige

Bedeutung der

Nutzungspfade


Power to Gas verbindet zwei getrennte, bestehende Energieinfrastrukturen.

Stromnetz:

rund 34.000 km Übertragungsnetz und rund

1,5 Millionen km Hoch-, Mittel und Niederspannungsnetz

Zentrale Herausforderung:

Integration der erneuerbaren Energien

Gasnetz:

rund 40.000 km Fernleitungsnetz und

rund 470.000km Verteilnetz ; 51 Erdgasspeicher

sowie 19 weitere Speicher in Planung oder Bau

Zentrale Herausforderung:

Rückgang der Nachfrage nach Erdgas nach Umsetzung

des Energiekonzepts der Bundesregierung

Quelle: DBI Erdgasspeicher

Erdgastransportnetz > 60 bar Stromnetz 380 kV

Stromnetz 220 kV


Power to Gas-Projekte in Deutschland.

Aktuelle Power to Gas-Projekte*:

14 Anlagen in Betrieb, ca. 15 Anlagen

in Bau/ Planung.

Anlagenleistungen <100 kW bis

6 MW, insgesamt ca. 20 MW.

Ausschließlich Forschungs-

und Demonstrationsprojekte.

Herausforderung:

Überführung in eine großtechnisch verfügbare

und wirtschaftlich nutzbare Technologie.

Ziele:

Lern- und Skaleneffekte durch Markteinführung

und Großserientechnik.

Power to Gas-Anlagen mit einer Anlagenleistung

von insgesamt 1.000 MW bis zum Jahr 2022.

*der dena bekannte Projekte und deren aktueller Planungsstand [Mai 2014].


Zusammenfassung und Ausblick.


Die Vorteile von Energiespeichern in einem zukünftigen Energiesystem

Energiespeicher können einen wesentlichen

Beitrag bei der Erbringung von Flexibilität und

Versorgungssicherheit in einem zukünftigen

Energiesystem leisten.

Energiespeicher unterstützen die Marktintegration

erneuerbarer Energien.

Energiespeicher können nicht bedarfsgerecht

erzeugten Strom aus erneuerbaren Energien in

andere Verbrauchssektoren integrieren.

Energiespeicher benötigten die richtigen Anreize

(Strommarkt, Markt für Systemdienstleistungen) zur

tragfähigen Leistungserbringung.


Notwendige Weiterentwicklung der Rahmenbedingungen für Energiespeicher (I).

Kostendegressionen

bei allen Energiespeicherarten, insbesondere

von Power to Gas und Batteriesystemen realisieren.

Erhöhung des Anlagenwirkungsgrades

durch Forschung und Entwicklung.

Evaluierung

des volkswirtschaftlichen Nutzens von Energie-

speichern bei der Umsetzung einer system-

übergreifenden Energiewende.

Anpassung der Zugangsbedingungen

für die Märkte von Systemdienstleistungen (bspw.

Ausschreibungszeiträume).


Notwendige Weiterentwicklung der Rahmenbedingungen für Energiespeicher (II).

Herauslösen von Energiespeichern als Letztverbraucher

(EnWG), damit Umlagen und Abgaben für Energiespeicher als

systemdienliche Elemente in der Stromversorgung entfallen.

Weiterführung der Diskussionen

zum Umgang mit abgeregeltem EEG Strom aufgrund

von Netzengpässen, da bislang keine Anreize zur Nutzung

bestehen (EEG).

Berücksichtigung von Energiespeichern bei der möglichen

Einführung eines Kapazitätsmechanismus sowie bei der

Novellierung der Förderung von EE Anlagen (u.a. Ziel:

strukturierte Grünstromprodukte).

Berücksichtigung von Wasserstoff und synthetischem

Methan als quotenfähige Kraftstoffe (Power to Gas) gemäß

BImSchG.


Effizienz entscheidet.

Vielen Dank.

www.dena.de b2b.dena.de


Ihr Ansprechpartner.

Hannes Seidl

Stellv. Bereichsleiter Energiesysteme und Energiedienstleistungen

Deutsche Energie-Agentur GmbH (dena)

Chausseestraße 128 a, 10115 Berlin

Tel: +49(0)30 72 61 65-759

Fax: +49(0)30 72 61 65-699

E-Mail: [email protected]

Internet: www.dena.de


5. dena-Energieeffizienzkongress.

11. und 12. November 2014. bcc Berlin Congress Center.

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