PSW Blautal Einschätzungen des Öko-Instituts

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1 PSW Blautal Einschätzungen des Öko-Instituts 28. November 2011, Blaubeuren Dierk Bauknecht Telefon: Öko-Institut e.v. Freiburg/Darmstadt/Berlin

2 Themen 1. Wie entwickelt sich der Speicherbedarf? 2. Welche Möglichkeiten für die Speicherung gibt es? 3. Was wird gespeichert: grüner Strom oder billiger Strom? 4. Sollte die Speicherung zentral oder dezentral erfolgen? 5. Sind kleine Pumpspeicherwerke wirtschaftlich? 2

3 Auf der einen Seite: Brauchen wir mehr Speicherkapazität? Auf der anderen Seite: Lokale Bedingungen? Auswirkungen auf Wasserhaushalt, Landschaft, Emissionen in der Bauphase?

4 Themen 1. Wie entwickelt sich der Speicherbedarf? 2. Welche Möglichkeiten für die Speicherung gibt es? 3. Was wird gespeichert: grüner Strom oder billiger Strom? 4. Sollte die Speicherung zentral oder dezentral erfolgen? 5. Sind kleine Pumpspeicherwerke wirtschaftlich?

5 Umbau des Energiesystems Die Erneuerbaren Energien sind keine Nische mehr. Sondern der Umbau der Stromversorgung geht in Richtung: Vollständige De-Carbonisierung 100% Erneuerbare Energien

6 Von der fossilen zur erneuerbaren Stromerzeugung DLR (2010): BMU Leitszenario 2010 A 6

7 Erneuerbare Energien benötigen Flexibilität Stromerzeugung aus Wind und Sonne Es gibt keine 100% genauen Prognosen, wann wieviel erzeugt wird. Zeitpunkt der Erzeugung ist kaum steuerbar. Stromerzeugung kann nicht mehr wie bisher der Nachfrage folgen.

8 MW Ohne Speicher kann ein Teil des Windstroms nicht genutzt werden Abregelung EE Import Feb. 9. Feb. 10. Feb. DSM Reduktion PSW Turbnie PV Wind Offshore Wind Onshore Laufwasser Biomasse Schweröl Heizöl Erdgas Steinkohle Braunkohle Kernenergie Must-run-KW DSM Erhöhung PSW Pumpe Nachfrage

9 Wir brauchen mehr Speicher. Aber welche und wieviel? Zusätzlicher Speicherbedarf ist unbestritten. z.b. Öko-Institut, prognos: Verdopplung bis Verdreifachung bis 2050 steigender Bedarf ab 2020 z.b. Sachverständigenrat für Umweltfragen Aber große Unsicherheit, wie viel Speicherkapazität genau benötigt wird und welche Technologien diesen Bedarf decken werden.

10 Welche Funktionen müssen Speicher erfüllen? Bereitstellung von Regelenergie Stromerzeugung oder Verbrauch weichen von der Prognose ab Kurzfristiger Lastausgleich: Erzeugungs- und Verbrauchsprofil stimmen kurzfristig nicht überein, z.b. Erzeugung in der Nacht Langfristiger Lastausgleich Erzeugungs- und Verbrauchsprofil stimmen längerfristig nicht überein (z.b. längere Windflauten)

11 Themen 1. Wie entwickelt sich der Speicherbedarf? 2. Welche Möglichkeiten für die Speicherung gibt es? 3. Was wird gespeichert: grüner Strom oder billiger Strom? 4. Sollte die Speicherung zentral oder dezentral erfolgen? 5. Sind kleine Pumpspeicherwerke wirtschaftlich?

12 Vorteile und Probleme von Pumpspeicherwerken Vorteile: Technologisch verfügbar Relativ hoher Wirkungsgrad (PSW Blautal 81,1 %) Relativ geringe Kosten Probleme: Nur Stundenspeicherung; keine Lösung für hohe Lasten im Winter & Windflauten Ausbau / Kapazitäten in Deutschland begrenzt Großer Eingriff in Natur (evtl. auch Wasserhaushalt) Optischer Eingriff ins Landschaftsbild

13 Alternativen zu Pumpspeicherwerken? Optionen im Bereich Pumpspeicherwerke Unterirdische Pumpspeicherkraftwerke (alte Bergwerke)? die Norwegen-Option (und Schweiz)? Andere stationäre Speicher Zentrale Großanlage (wie PSW): Druckluftspeicher Modulare/kleine Einheiten: Elektrochemische Speicher (Batterien) Elektrolyse Wasserstoff ( Methan), dann wieder verstromen, evtl. Nutzung des Erdgasnetzes Lastmanagement Incl. Elektromobilität mit intelligenter Beladung Aber viele Unsicherheiten Potenziale, technische Verfügbarkeit, Kosten, Akzeptanz, Funktionalität Andere Optionen werden zusätzlich benötigt!

14 Einsatzbereiche von Speichern Quelle: ZSW

15 Pumpspeicher: Planungen in Deutschland In jüngster Zeit verstärktes Interesse an PSW Ca. 12 geplante Projekte Summe ca MW Leistung Ca. 30 GWh Speicherkapazität Ca. 4,7 Mrd. Investitionen bis 2019 Bundesweite Aktivitäten Pumpspeicherkataster Thüringen (10 Standorte; MW; 38,7 GWh) Untersuchungen auch in NRW Starker Anreiz für Neubauten durch Netzentgeltbefreiung bis

16 Themen 1. Wie entwickelt sich der Speicherbedarf? 2. Welche Möglichkeiten für die Speicherung gibt es? 3. Was wird gespeichert: grüner Strom oder billiger Strom? 4. Sollte die Speicherung zentral oder dezentral erfolgen? 5. Sind kleine Pumpspeicherwerke wirtschaftlich?

17 Was wird gespeichert: grüner Strom oder billiger Strom? Strom aus Pumpspeichern ist nicht automatisch grüner Strom. Entscheidend ist, wozu der Speicher genutzt wird und welcher Strom gespeichert wird. In Zukunft ist der Strom prinzipiell dann billig, wenn viele Erneuerbare einspeisen.

18 Was wird gespeichert: grüner Strom oder billiger Strom? Bisher Nachts Strom aus unflexiblen Braunkohle- + AKW speichern Speicherung ermöglicht effizienteren Betrieb des konventionellen Kraftwerksparks. Kraftwerke müssen nicht hoch- und runterfahren und weniger im ineffizienten Teillastbetrieb Strom erzeugen. Ab 2020 (vor allem aber 2030) Überschüsse aus Erneuerbaren werden gespeichert.

19 EE-Einspeisung und Strompreis: Januar 2010 Strompreis wird von Einsatz der thermischen Kraftwerke bestimmt Anreiz für PSW-Betreiber, günstigen Nachtstrom (Kohle und Atom) zu speichern Quelle: PowerFlex Modell des Öko-Instituts

20 EE-Einspeisung und Strompreis: Januar 2030 Strompreis wird zukünftig zunehmend von EE- Einspeisung bestimmt Strompreis schwankt Anreiz für PSW-Betreiber, günstigen EE-Strom zu speichern Quelle: PowerFlex Modell des Öko-Instituts

21 Einsatz PSW im Jahr 2010 Speicherung von Nachtstrom (Kohle und Atom) Lastdeckung zu Peakzeiten ca. 500 Volllaststunden Quelle: PowerFlex Modell des Öko-Instituts Gespeichert wird nachts Stromerzeugung in der Morgen- und Abendspitze

22 Einsatz PSW im Jahr 2030 Speicherung von Nachtstrom und Solarstrom Lastdeckung zu Peakzeiten ca Vollaststunden Speicherbedarf steigt! Gespeichert wird in der Mittags-PV-Spitze Gespeichert wird nachts, aber weniger. Quelle: PowerFlex Modell des Öko-Instituts

23 Durch PSW Blautal kann mehr Strom aus erneuerbaren Energien genutzt werden. Zusätzliche EE-Integration Szenario 2020: +4 GWh Szenario 2030: +57 GWh EE-Anteil PSW Blautal Szenario 2020: ca. 5% Szenario 2030: ca. 45% Annahme: bundesweiter Einsatz des Speichers Quelle: PowerFlex Modell des Öko-Instituts

24 Themen 1. Wie entwickelt sich der Speicherbedarf? 2. Welche Möglichkeiten für die Speicherung gibt es? 3. Was wird gespeichert: grüner Strom oder billiger Strom? 4. Sollte die Speicherung zentral oder dezentral erfolgen? 5. Sind kleine Pumpspeicherwerke wirtschaftlich? 24

25 Das vernetzte Stromsystem Es reicht nicht aus, nur die Situation im Netz der SW Ulm zu betrachten. Ulm ist Teil eines deutschen und europäischen Verbundnetzes. Überschussstrom in Ulm muss nicht unbedingt in Ulm gespeichert werden.

26 Dezentral oder zentral? Je kleiner das System, desto mehr Reserven und Speicher müssen vorgehalten werden. Je größer das System, desto mehr Netze werden benötigt. Zwei Extrembeispiele: Selbstversorger: PV-Anlage und Speicher. Kein Netz aber insgesamt hoher Speicherbedarf Weltumspannendes Stromnetz: Sehr großes Netz, aber konstante EE-Erzeugung, Speicher sind nicht notwendig

27 Quelle: Wikipedia

28 Speicherung zentral oder dezentral? Mehr Erneuerbare Mehr Speicher Sollten sich nicht auch die SW Ulm an dieser Entwicklung beteiligen? Ein Speicher kann eine sinnvolle Ergänzung des eigenen Kraftwerksparks sein. Reduziert Abhängigkeit vom Markt Speicher in Ulm oder Beteiligung an anderen Speichern? z.b. Pumpspeicherwerk der Trianel Mehr Erneuerbare in Ulm Mehr Speicher in Ulm? Brauchen die SW Ulm dafür mehr eigene Speicher vor Ort? SWU: Es wird zukünftig zeitweise einen Überschuss an Strom aus Erneuerbaren geben Ostern 2015: Überschuss 35 MW Schwankungen im SWU-Netz bei Verbrauch und Einspeisung, Pumpspeicherkraftwerk wird benötigt Sollte zukünftig jedes Stadtwerk seine erneuerbaren Energien selbst ausregeln?

29 Themen 1. Wie entwickelt sich der Speicherbedarf? 2. Welche Möglichkeiten für die Speicherung gibt es? 3. Was wird gespeichert: grüner Strom oder billiger Strom? 4. Sollte die Speicherung zentral oder dezentral erfolgen? 5. Sind kleine Pumpspeicherwerke wirtschaftlich?

30 Sind kleine Pumpspeicherwerke wirtschaftlich? Generell Größenvorteile bei dem Bau von PSW Allerdings ist eine Einzelfallbetrachtung der Wirtschaftlichkeit notwendig Das haben wir nicht gemacht für PSW Blautal! Wuppertal-Studie Anlagen < 50MW und Fallhöhe < 100m nicht wirtschaftlich Allerdings deutlich höhere Kosten angenommen als bei PSW Blautal Regelenergie nicht berücksichtigt

31 Wirtschaftlichkeit kleiner Pumspeicherwerke: EURO/MW Einfachster Vergleich der Investitionen über die Kosten pro installierter Leistung: Euro pro Megawatt Relativ geringe Kostenunterschiede bei geplanten Projekten bezogen auf die Leistung PSW Blautal gehört zu den teureren Projekten, fällt aber nicht aus dem Rahmen. Wir haben nicht die Angaben der Stadtwerke Ulm zu Kosten etc. überprüft!

32 Wirtschaftlichkeit kleiner Pumspeicherwerke: EURO/MWh Neben der Erzeugungsleistung sind auch die Kosten pro gespeicherte Energiemenge relevant. Euro pro Megawattstunde Hier spielen auch Größe des Oberbeckens und Fallhöhe eine Rolle. Auch hier PSW Blautal gehört zu den teureren Projekten, fällt aber nicht aus dem Rahmen.

33 Spezifische Investitionen im Vergleich Quelle: Recherche des Öko-Instituts Für SW Mainz und RWE Vianden liegen keine Daten vor. 33

34 Oberbeckenvolumen und Höhendifferenz Quelle: Recherche des Öko-Instituts 34

35 Wirtschaftlichkeit: Rolle des Wirkungsgrads Für die Wirtschaftlichkeit des Projekts ist auch der Wirkungsgrad relevant: Verhältnis von eingesetzter zu gewonnener Energie Relevant für Betriebskosten Hier ist auch der Vergleich mit bestehenden PSW relevant PSW Blautal geplant ca. 80,1% Bestehende PSW: ca. 75 %

36 Hoher Wirkungsgrad erhöht Wettbewerbsfähigkeit Bestehende PSW Gruppe 1 Bestehende PSW Gruppe 2 Bestehende PSW Gruppe 3 PSW Blautal Pumpleistung MW MW 110 MW 60 MW Speicherkapazität 15,7 GWh 29,6 GWh 2,1 GWh 0,37 GWh Turbinenleistung MW MW 150 MW 60 MW Entladezeit ca. 5 h ca. 9 h ca. 15 h ca. 6 h Wirkungsgrad 75% 75% 75% 80% Die Gruppen 1 bis 3 stellen im Strommarktmodell PowerFlex Cluster vergleichbarer PSW dar. Quelle: PowerFlex Modell des Öko-Instituts

37 Hoher Wirkungsgrad erhöht Wettbewerbsfähigkeit Wichtige Einflussgrößen auf Einsatz und Wirtschaftlichkeit: Wirkungsgrad Entladezeit Quelle: PowerFlex Modell des Öko-Instituts

38 Öko-Institut e.v. Dierk Bauknecht Telefon:

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