7. Südwestfälischer Energietag

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1 7. Südwestfälischer Energietag Rolle und Erfolgsfaktoren der Kraftwärmekopplung in der Energiewende Dipl.-Ing. Oliver Donner

2 Kurzvorstellung BET Kurzvorstellung Jahrgang 1961 Studium des Maschinenwesens an der RWTH Aachen, Fachrichtung Wärme- und Energietechnik 1991 bis 1992: Planer und Berater bei AEW Plan GmbH, Köln 1993 bis 2002: Planer und Berater bei BFT Planung GmbH, Aachen 2002 bis 2004: Technischer Leiter St.-Antonius-Hospital Eschweiler 2005 bis 2008: Projektleiter Stadtwerke Aachen AG im Bereich Energielösungen, Contracting KWK, Bio-Erdgas Dipl.-Ing. Oliver Donner seit 2008: Berater bei BET Büro für Energiewirtschaft und technische Planung GmbH in Aachen, seit : Teamleiter des Teams dezentrale Energiesysteme Thematische Schwerpunkte: Vertrieb Energienahe Dienstleistungen, Contracting Kraft-Wärme-Kopplung, Fernwärme Erneuerbare Energien 2

3 Kurzvorstellung BET Die BET prägt seit 25 Jahren die Energiewirtschaft in Deutschland 2013 Konzeption eines zukunftsfähigen, integrierten Energiemarktdesigns für den VKU 2012 Gründung der BET Dynamo Suisse AG 2003 Entwicklung des deutschen Gasnetzzugangsmodells Beurteilung der Wettbewerbsentwicklung für das BMU Seit 2007 Transaktionsbegleitung zahlreicher großer Deals in der Energiewirtschaft (u. a. Steag, Amprion, OGE) Seit 2012 Begleitung des BMU bei der Umsetzung des Energiekonzeptes Aachen Hamm Leipzig 1995 Entwicklung einer Netzzugangsverordnung 1988 Gründung der BET durch Dr. Michael Ritzau und Dr. Wolfgang Zander Zofingen Puidoux 3

4 Kurzvorstellung BET Das Beratungsspektrum der BET teilt sich auf drei Geschäftsbereiche auf GESCHÄFTSLEITUNG BET GMBH Geschäftsführung BET GmbH Geschäftsbereichsleiter 1 Netzberatung 2 Managementberatung 3 Marktberatung Teams 1.1. Netzbewertung & Netzplanung 1.2. Kaufmännische Netzsteuerung 1.3. Regulierung 1.4. Organisation & Datenmanagement Teams 2.1. Unternehmensstrategie 2.2. Unternehmenssteuerung 2.3. Organisations- und Personalentwicklung Teams 3.1. Großkraftwerke & Speicher 3.2. Dezentrale Energiesysteme 3.3. Energiemärkte, Vertrieb & Portfoliomanagement 3.4. Energiesysteme & Fundamentalmodelle 4

5 Inhalt Stand der KWK-Novelle I Teil 1 I Wo lohnt sich KWK? I Teil 2 I Wärmespeicher, Power-To-Heat und KWK I Teil 3 I Fazit I Teil 4 I 5

6 Stand der KWK-Novelle: Hintergrund Die klimapolitischen Ziele der Bundes- und Länderregierungen sehen einen weiteren starken Ausbau der Erneuerbaren Energien vor EE-Ausbau führt zu zunehmender Dargebotsabhängigkeit des Stromangebotes GW GW TWh TWh Auswirkungen und Anforderungen der zunehmenden Prägung des Stromangebotes durch dargebotsabhängige EE-Einspeisung Negative Residuallast 1) kann bei geringer Systemgröße ein Indikator für Netzengpässe darstellen Onshore Wind Offshore Wind PV Sonstige EE Installierte Leistung an EE betragen Ende 2014 ca. 89 GW, wovon ca. 77 GW FEE stellen; Der Spitzenlastbedarf in der BRD beträgt etwa 82 GW Ziele der Bundesregierung zum EE-Ausbau gemessen am Bruttostromverbrauch ( 1 EEG 2014): % bis zum Jahr 2025, % bis zum Jahr 2035, 80 % bis zum Jahr ) Residuallast = Verbraucherlast abzgl. Erzeugung aus Erneuerbaren Energien 6

7 Stand der KWK-Novelle: Hintergrund Es existiert eine Vielzahl an Technologien und Maßnahmen zur Flexibilisierung des Energiesystems Netzausbau Netzverstärkung Regelbare Ortsnetztransformatoren Nutzung Netzersatzanlagen Nutzung EE-Anlagen zur Bereitstellung von Systemdienstleistungen Batteriespeicher (stationär / mobil) Power-to-Gas (H 2 / SNG) Wärmespeicher Pumpspeicher Druckluftspeicher Netz Speicher Stromgeführter Einsatz KWK Retrofit bestehender Kraftwerke Einspeisemanagement Wind und PV Strombedarfsorientierter Einsatz Biogas und Biomasse Kraftwerke Lastmanagement Power-to-Heat, Wärmepumpen Demand-Side-Management Industrie / GHD Demand-Side-Management Haushalte in Studie betrachtet in Studie nicht betrachtet 7

8 Stand der KWK-Novelle: Hintergrund Die Marktbedingungen für KWK-Anlagen haben sich in den vergangenen Jahren durch sinkende Strompreise deutlich verschlechtert Ein wesentlicher Grund dafür ist das deutlich verschlechterte Marktumfeld für KWK- Anlagen, die in das Netz der öffentlichen Versorgung einspeisen: Konnte mit KWK- Anlagen Anfang 2012 noch ein DB 1 von ca. 17 /MWh erzielt werden, so liegt dieser heute bei ca. 0 /MWh. Der COGeneration IndeX (COGIX) bildet den variablen Erlös einer definierten KWK-Anlage ab und berücksichtigt: Brennstoffkosten CO 2 -Kosten Stromerlöse Wärmeerlöse Quelle: eigene Darstellung 8

9 Stand der KWK-Novelle: Hintergrund Aktuelle Pressemeldungen zur KWKG-Novelle stellen die KWK-Förderung für Neubauanlagen in Frage KWK-Förderung auf dem Prüfstand: Bundeswirtschaftsminister Sigmar Gabriel (SPD) erwägt, die KWK-Förderung auf Bestandsanlagen zu beschränken. Viele Verbände fordern die Anhebung der KWK-Förderung ebenso der KWK-Monitoringbericht (Anhebung auf 4 6 ct /kwh für 25 %-Ziel gefordert). Neben Neubauanlagen sollen Bestandsanlagen gefördert werden. Die Förderung ist aktuell gedeckelt auf 750 Mio. /a. Diese Summe reicht für die Förderung von Bestands- und Neubauanlagen nicht aus. Die gleichzeitige Erzeugung von Strom und Wärme mittels Kraft- Wärme-Kopplung gilt seit langem als klimaschonend. In den Planungen der Bundesregierung kommt das Thema aber kaum noch vor. Das 25-%-Ziel wird offensichtlich derzeit nicht mehr verfolgt Zukünftig gilt für KWK-Förderung: Qualität vor Quantität Diskussion um Flexibilisierung der Strompreiskomponenten Quellen:

10 Inhalt Stand der KWK-Novelle I Teil 1 I Wo lohnt sich KWK? I Teil 2 I Wärmespeicher, Power-To-Heat und KWK I Teil 3 I Fazit I Teil 4 I 10

11 Wo lohnt sich KWK? Stromerlöse können durch Eigennutzung oder Vermarktung des Stromes erzielt werden. Einspeisung des erzeugten Stromes in das öffentliche Netz und Vergütung durch VNB mit üblicher Vergütung (Durchschnitts-Base-Preis für Strom an der EPEX) bei Anlagen mit elektrischer Leistung < 2 MW möglich. Vermarktung des Stromes an Dritte oder über Börse (möglich für alle Anlagen): Produkte: Spotmarkt (Börse), Standardprodukte (Börse), Fahrpläne (Dritte), offene Lieferung (Dritte) Bei Lieferung von Fahrplänen bzw. Standardprodukten ist Besicherung erforderlich (durch eigene Erzeugungsanlagen oder Reservelieferverträgen (zus. Kosten) Marktzugangs- und Abwicklungskosten je nach Vermarktungsart Ziel der Vermarktung: Erlöse oberhalb der üblichen Vergütung (entspricht Base- Einspeisung) durch Schaffung eines höherwertigen Erzeugungsfahrplans (Produktion in hochpreisigen Stunden) nach Deckung der zusätzlichen Vermarktungskosten Vergütung von KWK-Strom über vermiedenen Strombezug: Vermeidung der Strombezugskosten einschließlich Umlagen, Abgaben und Steuern (z. B. EEG- Umlage) bei Eigennutzung des erzeugten Stromes Perspektivisch: Vermarktung von Minutenreserve auch für kleine Anlagen (Bündelung) 11

12 Wo lohnt sich KWK? Der Wert des erzeugten Stromes ist bei Eigennutzung deutlich höher als bei Netzeinspeisung Wert des erzeugten Stromes (Beispiel Gewerbekunde): Stromeinspeisung Stromeigennutzung Stromerlös 3,5 ct Vermiedene Netzentgelte KWK-Zuschlag 1,0 ct bis 5,41 ct 20,0 ct Stromerlös inkl. Netzkosten und EEG-Umlage bis 5,41 ct KWK-Zuschlag Gesamterlös 9,91 ct 25,41 ct Gesamterlös 12

13 Wo lohnt sich KWK? Eigenerzeugerprivileg Fossile und erneuerbare Eigenstromerzeugung wird an den Ausbaukosten der Erneuerbaren Energien beteiligt - Regelung für Bestandsanlagen Bestandsanlagen (IBN vor bzw. bei Modernisierung und Leistungssteigerung um max. 30 %) werden nicht an der EEG-Umlage beteiligt, sofern 1. Der Letztverbraucher die Stromerzeugungsanlage als Eigenerzeuger betreibt und 2. Der Strom nicht durch ein Netz durchgeleitet wird, es sei denn, der Strom wird im räumlichen Zusammenhang zu der Stromerzeugungsanlage verbraucht. 13

14 Wo lohnt sich KWK? Eigenerzeugerprivileg Fossile und erneuerbare Eigenstromerzeugung wird an den Ausbaukosten der Erneuerbaren Energien beteiligt Regelung für Neuanlagen Neuanlagen (IBN nach ) werden an der EEG-Umlage beteiligt 1. Eigenstromerzeugung aus konventionellen Anlagen zu 100 % 2. Eigenstromerzeugung aus EE-Anlagen oder Hocheffizienz-KWK anteilig, und zwar 1. Von mit 30 % der EEG-Umlage 2. Von mit 35 % der EEG-Umlage 3. Ab dem mit 40 % der EEG-Umlage 3. Keine EEG-Belastung von 1. Kraftwerkseigenverbrauch 2. Eigenversorgern, die sich vollständig mit EE-Strom versorgen und hierfür keine finanzielle Förderung in Anspruch nehmen 3. Bagatellgrenze (keine EEG-Umlage) liegt für Alt- und Neuanlagen liegt bei max. 10 kw inst. Leistung und Stromerzeugung von max. 10 MWh/a 4. Nach 2017 EU-Konforme Neuregelung Spürbar negative Auswirkung auf industrielle KWK (Neuanlagen) 14

15 Wo lohnt sich KWK? Die Bedeutung der Eigenstromnutzung hat aufgrund steigender Abgaben, Umlagen und Steuern deutlich zugenommen Durch Eigenstromnutzung wird die Wirtschaftlichkeit vieler KWK-Anlagen erst erreicht, wesentlicher Treiber der steigenden Strompreise war und ist die EEG-Umlage, welche von allen Nicht-Privilegierten Letztverbrauchern zu zahlen ist (2015: 6,17 ct/kwh). Die EEG-Umlage fällt bei Belieferung von Letztverbrauchern an, d. h. die Nutzung des erzeugten Stromes muss durch den Betreiber der Anlage erfolgen. Quelle: bdew Quelle: bdew, eigene Darstellung 15

16 Wo lohnt sich KWK? Nicht nur der Strompreis für Privatkunden steigt 16

17 Wo lohnt sich KWK? Trotz Einschränkung des Eigenerzeuger-Privilegs ist die Stromeigenerzeugung zur Eigenbedarfsdeckung weiterhin wirtschaftlich 17

18 Wo lohnt sich KWK? Das Ziel einer stromgeführten Fahrweise ist das Erzielen eines Erlöses oberhalb der Vergütung zum üblichen Preis (entspricht Base-Einspeisung) Schaffung eines höherwertigen Erzeugungsfahrplans durch Erzeugung in hochpreisigen Stunden Ermittlung der maximal möglichen Stromerlöse durch Ordnung und Durchschnittbildung einer HPFC (blaue Linie). Aber: Beachtung von Wärmerestriktion etc. erforderlich, d. h. es ist detaillierte Einsatzoptimierung erforderlich. Beispiel: Vermarktung in den teuersten Stunden in 2016 führt zu einem Erlös von maximal 50 /MWh. (Base 38 /MWh) 18

19 Inhalt Stand der KWK-Novelle I Teil 1 I Wo lohnt sich KWK? I Teil 2 I Wärmespeicher, Power-To-Heat und KWK I Teil 3 I Fazit I Teil 4 I 19

20 Wärmespeicher, Power-To-Heat und KWK Wärmespeicher ermöglichen eine Entkopplung der Strom- und Wärmeproduktion Strom und Wärme werden durch KWK- Anlagen zeitlich gekoppelt erzeugt, dabei fallen Wärmebedarf und Strombedarf oft nicht zeitgleich an. Folgen sind bei der Wärmegeführten Fahrweise: Strom- und Wärmeproduktion erfolgt nicht in den Zeiten, bei der die höchsten Stromerlöse zu erzielen sind. Stromgeführten Fahrweise: Strom- und Wärmeproduktion erfolgt in Zeiten, in denen keine oder weniger Wärme benötigt wird oder nicht in Zeiten, in denen Wärme benötigt wird. Optionen: Nutzung von Wärmespeichern zur zeitlichen Entkopplung der Stromerzeugung vom Wärmebedarf Leistungserhöhung der Anlage zur stärkeren Konzentration der Strom- und Wärmeerzeugung auf Zeiten hoher Strompreise bzw. eines höheren Strombedarfs 20

21 Wärmespeicher, Power-To-Heat und KWK Die Simulationen liefern für jede Stunde eines Jahres die optimale Betriebsweise Die Nutzung eines Wärmespeichers führt zu einer Verlagerung der KWK-Produktion in Zeiten mit hoher Stromlast und hohen Strompreisen. Dies führt zu höherer Eigenstromerzeugung und Eigenstromnutzung. Die Wirtschaftlichkeit steigt. 21

22 Wärmespeicher, Power-To-Heat und KWK Wärmespeicher ermöglichen Zusatzerlöse Zusatzerlöse Regelenergie KWK-Anlagen die mit Speicher und einer Heizpatrone ausgerüstet sind können durch das Anbieten von Regelleistung Zusatzerlöse generieren. Die Zusatzerlöse können derzeit die Investitionen nicht alleinig refinanzieren. Zusatzerlös Power-To-Heat Die Anwendung von Power-To-Heat (P2H) geschieht im Preiswettbewerb zu alternativen Wärmequellen, im Regelfall Kesselwärme zu Kosten in Höhe von rd. 40 /MWh (incl. CO 2 - Kosten) Bei Vernachlässigung der (geringen) Wirkungsgradverluste bedeutet dies, dass der eingesetzte Strom weniger als 40 /MWh kosten muss. Je nach Strombezugskonditionen liegen die Abgaben, Umlagen und Steuern schon deutlich über diesem Wert (z. B. 80 /MWh). Das bedeutet, dass auch bei deutlich negativen Preisen bis zu 40 /MWh P2H keine Kostenvorteile mit sich bringt. Eine wirtschaftlich vorteilhafte Anwendung von P2H ist folglich gekoppelt an: Sehr stark negative Preise oder Nutzung von Strom, der nur mit geringen Abgaben, Umlagen und Steuern beaufschlagt ist oder komplett befreit (eigenerzeugter Strom). Die perspektivisch sinnvolle Anwendung von P2H zur Integration der Erneuerbaren erfordert die Anpassung des regulatorischen Rahmens 22

23 Inhalt Stand der KWK-Novelle I Teil 1 I Wo lohnt sich KWK? I Teil 2 I Wärmespeicher, Power-To-Heat und KWK I Teil 3 I Fazit I Teil 4 I 23

24 Fazit Die Erschließung der EE-Integrationspotenziale der Kraftwärmekopplung erfordert ein angepasstes Marktdesign Flexible KWK-Anlagen sind besonders geeignet einen Beitrag zur Integration der Erneuerbaren zu leisten, allerdings sind geeignete Signale notwendig, die eine systemdienliche Fahrweise anreizen. Das Marktpreissignal kann als Abbildung der deutschlandweiten Nachfragesituation herangezogen werden, bildet lokale Situationen aber nicht ab. Darüberhinaus werden heute zahlreiche Anlagen nach alternativen Signalen betrieben, die vollständig unabhängig von der Stromnachfrage sind (Eigenbedarfsdeckung). Durch die Nutzung von KWK ist eine Reduzierung von Energiekosten möglich, insbesondere wenn zum hohen Anteil Eigenstrombedarf erzeugt wird. Die aktuellen Marktbedingungen für KWK mit klassischer Stromnetzeinspeisung erfordern zunehmen die Optimierung der Erlösseite. Eine optimierte Anlagenauslegung. eine an die Strompreise und an die eigene Strom- (und Wärme-) last angepasste Fahrweise und die Vermarktung von Regelenergie in größeren Anlagen ermöglicht dies. Zur Abbildung der Wirtschaftlichkeit von KWK-Anlagen ist eine detaillierte Wirtschaftlichkeitsrechnung unter Beachtung aller Randbedingungen (Lasten für Wärme, Strom, Kälte) und Märkte (Strom, Brennstoffe, CO 2 ) notwendig. Die Einbindung von Wärmespeichern entkoppelt Strom- und Wärmeerzeugung und ermöglicht die technisch-wirtschaftliche Optimierung. 24

25 Büro für Energiewirtschaft und technische Planung GmbH Dipl.-Ing. Oliver Donner Telefon: 0241/ BET GmbH BET Dynamo Suisse AG Aachen Leipzig Hamm Zofingen Puidoux Alfonsstraße Aachen Karl-Liebknecht-Straße Leipzig Rotdornschleife Hamm Junkerbifangstrasse Zofingen Route du Vergnolet Puidoux Telefon Telefax info@bet-aachen.de Telefon Telefax info@bet-leipzig.de Telefon Telefax info@bet-hamm.de Telefon Telefax info@bet-dynamo.ch Telefon Telefax info@bet-dynamo.ch 25