Innovation Energiespeicherung & Rahmenbedingungen

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1 Innovation Energiespeicherung & Rahmenbedingungen EUROSOLAR e.v., Hermann-Scheer-Stiftung, Zeitschrift für Neues Energierecht (ZNER): Rechtsrahmen für Stromspeicher, , Bonn Arne Hauner, Dr. K. Peter Röttgen E.ON Innovation Center Energy Storage Technologien für die Energiespeicherung Bewährte Technologien - Entwicklungspotenzial - Neue Technologien Verfügbarkeit, Spezifikation, Wirtschaftlichkeit, Akzeptanz, Dimension Batterien Kondensatoren Pumpspeicher Erdgas-/Wasserstoffspeicher Druckluftspeicher Wärme Schwungräder 2 1

2 Speichertechnologien Quelle: 3 Schiff, t Steinkohle, 540 GWh, el. Zeit, über die ein 800 MW Kraftwerk versorgt werden kann 35 d Erdgasspeicher: 260 GWh 17 d Wasserstoffspeicher: 84 GWh 5 d PSP Waldeck: total 4,3 GWh 6 h CAES Huntorf 0,9 GWh 1,4 h Annahmen: - für Wasserstoff- bzw. Erdgasspeicher kleines Kavernenvolumen von m 3 (=Huntorf), - Wirkungsgrad Erzeugung: 0,6 4 2

3 Einschätzung des Entwicklungsstandes von Speichertechnologien (Auswahl) New Technologies Business mechanisch acaes CAES+ CAES PSP chemisch PEM Elektrolyse other Redox-Flow H 2 untertage Li-Ion Na S Blei Alk. Elektrolyse CH 4 Transport, UGS thermisch Schüttgut PCM Salz Wasser 5 Batterien Elektrochemische Speicher Wirkungsgrad: 80-95% Lebensdauer: wenige bis 20 Jahre Innovationspotential: Bauart, Leistung, Energiedichte, Lebensdauer, Einsatzgebiete 6 3

4 Beispiel: Projekt "Sol-Ion" Ziel Entwicklung eines häuslichen PV Backup Systems Lithium-Ionen Batterie 5 kw P / Energy 8.8 kwh an 20 Standorten Projektpartner: Voltwerk, Saft, Tenesol, E.ON Bayern, Fraunhofer IWES, RWTH Aachen Die Idee 7 Pumpspeicher Mechanische Speicherung Wirkungsgrad: ca. 85% Lebensdauer: langfristig Ausbaupotential: in Deutschland gering Innovationspotential: Altbergbau unter- und übertage 8 4

5 Druckluftspeicher Mechanische Speicherung Wirkungsgrad: ca. 50% (Ziel 60 bis 70%) Lebensdauer: langfristig Innovationspotential: CAES+, A-CAES 9 Beispiel: Druckluftspeicherkraftwerk (CAES) Huntorf heat nat. gas compression expansion m depth bar 10 5

6 Beispiel: Druckluftspeicherkraftwerk Huntorf (CAES) 11 Beispiel: Konzept Adiabater Druckluftspeicher (A-CAES) Huntorf compression expansion m depth bar 12 6

7 Thermische Speicher Wärmespeicher Unterschiedliche Ansätze mit unterschiedlichem Reifegrad. -Sorption (Metallhydride) -Thermochemisch -Feststoff -Phase Change Material (PCM) -Salze 13 Power to Gas Chemische Speicherung Umwandlung ( Speicherung ) von überschüssigem Windstromstrom in Wasserstoff über Elektrolyse von Wasserstoff. Speicherung des regenerativen Gases in der Erdgasinfrastruktur Effizienter Energietransport durch Nutzung des Erdgasnetzes Bereitstellung von regenerativem Gas zum Heizen, für Mobilität oder wieder zur Stromerzeugung 14 7

8 Beispiel: Power to Gas-Pilotanlage Falkenhagen Eckdaten Elektrische Leistung: 2 MW el Wasserstofferzeugung: 360 m³/h Einspeisung in das Erdgasnetz der ONTRAS Inbetriebnahme voraussichtlich Q3/2013 Pipelineanbindung Niederspannungsversorgung Automation Stromübergabe Ziele Demonstration der Prozesskette Optimierung des Betriebskonzepts (variierende Windenergie und gegenüber variierender Einspeisung) Nutzung von Windstrom zur Erzeugung Erfahrungsgewinn bei: Technik, Kosten, Genehmigung Messtechnik Elektrolysen Power to Gas mit Methanisierung Chemische Speicherung Erzeugung von Wasserstoff + Umwandlung in Methan, also Erdgas. Vorteile: Systemkompatibel Nachteile: höhere Energieverluste, CO 2 -Quelle erforderlich, komplexer 16 8

9 Welche Technik setzt sich durch? Erneuerbare Energie Markt Öffentlichkeit Elektromobilität Stromnetz Energiespeicherung Politik Gasnetz Verbrauchssteuerung (DSM) Konventionelle Erzeugung 17 Rahmenbedingungen der Energiespeicherung Investition Wirtschaftlichkeit Rechtsgrundlage Technologieverfügbarkeit & Technologiewettbewerb Ausbau regenerativer Energieumwandlung Weltwirtschaft Klimaschutz Minimierung fossiler Rohstoffe 18 9

10 Status quo Investition in Energiespeicherung Problem Regulatorische Barrieren Mangelnde Wirtschaftlichkeit Maßnahmen Technologieentwicklung Dialog Marktdesign für Energiespeicher Ziel Beste Speicherlösung/-kombination für das Gelingen der Energiewende 19 Voraussetzungen für Investitionen in Energiespeicherung A Rechtliche Rahmenbedingungen Technologieübergreifende, vollständige Befreiung von Umlage- und Entgeltbelastungen Marktanreiz notwendig, wenn reine Marktlösung auf Basis u.g. Anwendungsfelder nicht möglich B Ertragsquellen - Maximierung der EE-Integration - Erhöhung des EE-Eigenverbrauchs - Regelleistung -Schwarzstartfähigkeit - Versorgungssicherheit -Insellösungen "Business case"? - Arbitrage - Netzstabilität/Blindleistung - Vermeidung von Netzausbau - Nachfragespitzen von Kunden ausgleichen 20 10