Veränderungen des Stromversorgungssystems durch den Ausbau der Erneuerbaren Energien

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1 Veränderungen des Stromversorgungssystems durch den Ausbau der Erneuerbaren Energien DBFZ/IZES/FvB-Workshop Bedarfsgerechte Stromerzeugung Berlin, 19. Juni 2013 Daniel Hölder Seite 2 Inhalt Kurze Vorstellung von Clean Energy Sourcing Paradigmenwechsel in der Stromversorgung Flexibilität statt Grundlast Biogas-/KWK-Anlagen als Flexibilitätsoption Bedarfsgerechte Stromerzeugung und Systemstabilität Fazit Strompreisbildung an den Spot- und Terminmärkten Flexibilitätsanforderungen Regelenergie 1

2 Seite 3 Vorstellung des Unternehmens Wir sind einer der führenden Grünstromlieferanten für Industrie- und Gewerbekunden und Direktvermarkter von Strom aus EEG-Anlagen in Deutschland Mit ca GWh Stromabsatz sind wir der größte Grünstromversorger in Deutschland Wir kaufen Grünstrom direkt bei den Produzenten ein und versorgen unsere Kunden über eine geschlossene Lieferkette Wir sind Pionier im Bereich Direktvermarktung von EEG-Strom und vermarkten derzeit ca MW EEG-Anlagen direkt Wir betreiben virtuelle Kraftwerke zum Angebot von Regelenergie aus Bioenergie- und KWK-Anlagen Unser Angebot: Direktvermarktung, virtuelles Kraftwerk und lokale Versorgung Direktvermarktung Vermarktung von Strom aus EEG- und KWK-Anlagen an den Strommärkten Regelenergie Virtuelles Regelkraftwerk zum Angebot von Minuten- und Sekundärregelleistung Seite 4 Bedarfsgerechte Stromerzeugung Fahrplanbetrieb der Anlage in Abhängigkeit von Strommarkt- und Regelenergiepreisen Lokale Stromversorgung Versorgung von Kunden in der Nachbarschaft von EEG-Anlagen direkt oder indirekt durch den Anlagenbetreiber Stromversorger powered by CLENS macht Anlagenbetreiber zum Stromlieferanten Versorgung mit erneuerbarem Betriebsstrom 2

3 Seite 5 Inhalt Kurze Vorstellung von Clean Energy Sourcing Paradigmenwechsel in der Stromversorgung Flexibilität statt Grundlast Biogas-/KWK-Anlagen als Flexibilitätsoption Bedarfsgerechte Stromerzeugung und Systemstabilität Fazit Strompreisbildung an den Spot- und Terminmärkten Flexibilitätsanforderungen Regelenergie Seite 6 Flexibilität statt Grundlast: Paradigmenwechsel in der Stromversorgung Leistung [GW] 20 % Erneuerbare Energien 40 % Erneuerbare Energien 80 % Erneuerbare Energien Abbildung:: Prof. Dr. Stadler/ Westfalen Wind GmbH Grundlast verliert mit zunehmendem EE- Anteil an Wert Flexible, steuerbare Anlagen (Bioenergie und Erdgas-KWK) müssen die Lücken von Wind und Sonne füllen Bei hohen Anteilen auch Speicher notwendig rot Strombedarf (2010) grün Erzeugung Wind & Solar 3

4 Seite 7 Das Stromsystem steht vor grundlegenden Veränderungen Statt zuverlässig planbarer Grundlast, Mittellast und Spitzenlast Fluktuierende Erzeugung aus Sonne und Wind wird ergänzt durch hochflexible Bioenergie und Erdgas-KWK sowie durch Lastmanagement und Speicher Statt großen, zentralen Kraftwerken in der Nähe der Verbrauchszentren Dezentrale, kleine und mittlere Anlagen, die teilweise abseits der Verbrauchszentren liegen Statt wenigen, hochprofessionellen Kraftwerksbetreibern mit eigenen Handelsabteilungen eine Vielzahl von kleinen Betreibern, deren Kerngeschäft nicht der Kraftwerksbetrieb ist und die über keine energiewirtschaftliche Kompetenz verfügen Das hat Auswirkungen auf den Strommarkt: Sinkende Strompreise, Verhältnis zwischen Spot- und Terminmarkt, Refinanzierung von Kapazitäten auf das Stromnetz: Nord-Süd-Trassen, Management der Verteilnetze auf die Märkte für Systemdienstleistungen (insbesondere Regelenergie) Flexibilitätsoptionen auf dem Weg zu 100 % EE Seite 8 Quelle: BEE/BET 4

5 Seite 9 Flexibilität aus der Kopplung von Strom- und Wärmeversorgung KWK-Betrieb bei positiver Residuallast (wenig Wind & Sonne) Wärmespeicher als Ausgleich zwischen Strom- und Wärmelastgang Elektroheizung oder Wärmepumpe bei negativer Residuallast (viel Wind & Sonne) Wichtiger Beitrag zur Problemlösung im Strom- und im Wärmebereich Quelle: BEI Seite 10 Flexibilitätsbedarf vorwiegend im Tageslastgang: Ideal für KWK Häufigkeit zusammenhängender Perioden mit negativer Residuallast Quelle: BEE/BET 5

6 Seite 11 Inhalt Kurze Vorstellung von Clean Energy Sourcing Paradigmenwechsel in der Stromversorgung Flexibilität statt Grundlast Biogas-/KWK-Anlagen als Flexibilitätsoption Bedarfsgerechte Stromerzeugung und Systemstabilität Fazit Strompreisbildung an den Spot- und Terminmärkten Flexibilitätsanforderungen Regelenergie Seite 12 Sichere und stabile Stromversorgung: Was heißt das? Bedarfsgerechte Stromerzeugung Ausgleich zwischen Bedarf und Erzeugung ist Aufgabe der Stromvertriebe / der Bilanzkreisverantwortlichen Bilanzkreise müssen so geplant werden, dass zu jeder Viertelstunde Einspeisung, Ausspeisung, Zukauf und Verkauf ausgeglichen ist Instrumente: flexibler (Fahrplan-) Betrieb von Kraftwerken, Stromzu- und -verkauf am Termin- und Spotmarkt (Day-ahead und Intraday) Systemdienstleistungen Frequenzhaltung/Regelenergie: Primärregelung (< 30 s), Sekundärregelleistung (< 5 Min.), Minutenreserve (< 15 Min.) Spannungshaltung: Blindstromeinspeisung Schwarzstartfähigkeit, Durchfahren von Fehlern Kraftwerke, die SDL bereitstellen, können nur mit eingeschränkter Flexibilität betrieben und bei Stromüberschuss nicht abgeregelt werden ( Must-run-Kraftwerke ) 6

7 PV-Einspeisung verändert Strompreissystematik am Spotmarkt früher ( ) hohe Preise am Tag (Peak) Seite 13 niedrige in der Nacht (Offpeak) heute ( ) morgens und abends ausgeprägte Spitzen nachts und mittags (sehr) niedrige Preise Seite 14 Teilweise treten sogar negative Preise auf 7

8 Dennoch werden viele konventionelle Kraftwerke nicht abgeregelt Auch bei hohem Aufkommen an Wind- und Solarstrom werden steuerbare (fossile und nukleare) Must-run- Kraftwerke nicht abgeschaltet Die Folge sind negative Strompreise, die das EEG-Konto belasten, obwohl die EE-Erzeugung den Bedarf nicht übersteigt! Seite 15 Beispiel : negative Strompreise (Day-ahead): - 10 ct/kwh Darstellung: Fraunhofer ISE Kohle- und Atomkraftwerke sichern sich auf dem Terminmarkt ab Seite 16 Quelle: Eon First Quarter 2013 Results, Beispiel: Eon hat die komplette Stromproduktion 2013 und 2014 sowie 80 % der Produktion 2015 zu guten Preisen am Terminmarkt verkauft Damit sind die Margen der Kraftwerke unabhängig von den Spotmarktpreisen abgesichert Am Spotmarkt erfolgt eine weitere Optimierung durch die kurzfristige Entscheidung make or buy : Erfüllung der Terminkontrakte durch eigene Produktion oder billigeren Zukauf 8

9 Seite 17 Langfristiges Problem: SinkendeTerminmarktpreise Phelix Baseload Year Future (Cal 14), Stand: Phelix Peakload Year Future (Cal 14), Stand: Quelle: Erhöhte Flexibilitätsanforderungen Höhere Anzahl von Anfahrvorgängen und schnelle Lastwechsel Konventionelle (Kohle-) Kraftwerke sind dafür nur bedingt geeignet (Anfahrkosten und - zeiten, Mindeststillstandszeiten) Seite 18 Quelle: Fraunhofer IWES 9

10 Seite 19 Spotmarktpreise an der Börse spiegeln die Entwicklung wider Darstellung: Fraunhofer IWES Seite 20 Regelenergie gewährleistet Stromnetzstabilität Erzeugung (z.t. schwankend aus Wind & Sonne) Sollfrequenz 50 Hz Fluktuierender Verbrauch Erzeugung Verbrauch Netzfrequenz im europäischen Verbundnetz muss stets 50 Hz betragen Dazu müssen sich Stromeinspeisung und -entnahme im Gleichgewicht befinden Bilanzkreisverantwortliche (BKV) müssen für einen ausgeglichenen Bilanzkreis sorgen Kurzfristige Schwankungen der Netzfrequenz durch Prognoseabweichungen werden durch die Übertragungsnetzbetreiber (ÜNB) mit Hilfe von Regelenergie ausgeglichen. 10

11 Seite 21 Regelenergie wird in drei Produktkategorien beschafft Produktsegment Ausschreibung Mind.-Angebot Aktivierung Zeitscheiben Vergütung Primärregelleistung Wöchentlich 1 MW Sekundärregelleistung Wöchentlich 5 MW (Werk-)Täglich Regelenergiearten 5 MW <30 Sekunden vollautomatisch < 5 Minuten vollautomatisch <15 Minuten teilautomatisiert 1/Woche Peak & Off-Peak 6x4h/Tag Leistungspreis Leistungspreis & Arbeitspreis Leistungspreis & Arbeitspreis Reihenfolge der Aktivierung Minutenreserveleistung Primärregelung Sekundärregelung Minutenreserve 5 s 30 s 5 min 15 min 1 h Seite 22 Positiver Minutenreserveleistung ist kaum etwas wert EUR/MW Mittlere und Grenz-Leistungspreise für positive Minutenreserve Der Leistungspreis für positive MRL beträgt häufig 0 EUR/MW Überkapazitäten Der Kapazitätsmarkt Regelenergie ist für positive MRL oft ein Energy Only -Markt. Quelle: eigene Auswertung, Daten von regelleistung.net 11

12 Seite 23 Bereitstellung negativer Minutenreserve ist attraktiv EUR/MW Mittlere und Grenz-Leistungspreise für negative Minutenreserve Sommer Sommer Sommer Winter Winter Winter mi lere Leistungspreise neg. MRL + Grenz Leistungspreise neg. MRL Deutlich höheres Preisniveau für die Bereitstellung von neg. MRL als für pos. MRL: negative Flexibilität ist knapper als positive Quelle: eigene Auswertung, Daten von regelleistung.net Flexibilität und Systemstabilität: Die neue Rolle der Bioenergie Systemdienstleistungen: Bioenergieanlagen haben die selben technischen Möglichkeiten wie konventionelle Kraftwerke Minutenreserve- und Sekundärregelleistung werden bereits kommerziell angeboten Bioenergie kann heute schon große Teile des Regelenergiebedarfs abdecken MRL/SRL: ca. je MW positiv/negativ, PRL: ca. 600 MW (bidirektional) Installierte Leistung: MW Biogas MW Biomasse MW Pflanzenöl Bedarfsgerechter Betrieb: Ausgleich der Fluktuation von Sonne und Wind Alleine Biogas kann 20 GW Flexibilität zur Verfügung stellen 1 KWK ist kein Hindernis für Flexibilität, sondern mehrfacher Problemlöser: Flexible Stromerzeugung und erneuerbare Wärme, Entkopplung durch Wärmespeicherung und Nutzung von (erneuerbaren) Stromüberschüssen zur (erneuerbaren) Wärmeerzeugung Seite 24 1 Quelle: Fraunhofer IWES, Annahme: 1,2-2,2 Mio. ha für Energiepflanzen mit (nur) 50 % Maisanteil, entspricht 30,5-51 TWh Strom aus Biogas bzw GW installierter Leistung bei Vbh/a 12

13 Seite 25 Fazit Der EE-Ausbau verändert das Stromversorgungssystem grundlegend Fluktuierende Einspeisung aus Wind & Sonne plus hochflexible Residuallastdeckung statt Grund-, Mittel- und Spitzenlast Bioenergie-KWK-Anlagen sind wichtige Flexibilitätsoptionen Stromgeführte Fahrweise von Bioenergieanlagen Entkopplung von Strom- und Wärmelastgang durch Wärmespeicher Flexibilitätsbedarf vorwiegend im Tageslastgang ist ideal für Biogasanlagen, Biomethan-BHKW können auch längere Zeiträume überbrücken Nutzung bedarfs- oder netzengpassbedingter Stromüberschüsse durch Elektroheizungen oder Wärmepumpen Bedarfsgerechte bzw. Strommarktgeführte Fahrweise und Regelenergiebereitstellung Wichtig für Chancengleichheit mit Konventionellen: Terminmarkt Regelenergiemarkt: MRL & SRL sind bereits Praxis, Marktzugang PRL steht aus Kontaktdaten Daniel Hölder Leiter Energiepolitik Katharinenstraße Leipzig Tel: Fax:

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