Recherche und Analyse der Rahmenbedingungen für den Betrieb von Energiespeichern am Stromnetz

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1 Institut für Elektrische Energiesysteme Recherche und Analyse der Rahmenbedingungen für den Betrieb von Energiespeichern am Stromnetz N. Moskalenko, Ch. Röhrig Lehrstuhl für elektrische Netze und Alternative Elektroenergiequellen Prof. Dr.-Ing. habil. Z. A. Styczynski Aachen, LENA Lehrstuhl Elektrische Netze und Alternative Elektroenergienetze

2 Gliederung 1. Einleitung 2. Gesetzliche und politische Rahmen 3. Technische Rahmenbedingungen 4. Internationaler Vergleich der Speicherintegration 5. Zusammenfassung 2

3 Einleitung Stromerzeugung aus Erneuerbaren Energien gewinnt immer mehr an Bedeutung % 77% % 20% konventionelle Kraftwerke erneuerbare Energien Fluktuierende Angebot Anpassung der Netzinfrastruktur notwendig Alternative: Energiespeicher 3

4 Einleitung Erzeugung Übertragung Verteilung Verbrauch ENERGIESPEICHERUNG 4

5 Gesetzlicher und politischer Rahmen 5

6 Erneuerbare Energien Gesetz (EEG) Ziel Wettbewerbsfähigkeit der EE ermöglichen Anteilserhöhung der EE Relevante Punkte bzgl. Energiespeicher Energiespeicher mit Strom ausschließlich aus erneuerbarer Energie: Vorrangiger Netzanschluss ( 2) EEG Vergütungsanspruch ( 16.2) kein Anrecht auf die Vermarktung dieser Energie als Regelenergie ( 16.3) Möglichkeiten zur Direktvermarktung ( 33) Befreiung von der EEG-Umlage für Strombezug von Speichern ( 37.4) Punkte zur möglichen Diskussion bzgl. Energiespeicher Bilanzkreismanagement für Energiespeicher Erzeugertechnologie spezifische Vergütung Speicher nehmen so die überschüssige erneuerbare Energie aus dem Netz In kritischen Netzzuständen kann die Energie aus EEG Energiespeicher als Regelenergie bereitgestellt werden 6

7 Energiewirtschaftsgesetz (EnWG) Ziel Sicherstellung einer preisgünstigen, verbraucherfreundlichen, effizienten, sicheren und umweltverträglichen Elektrizitäts- und Gasversorgung Relevante Punkte bzgl. Energiespeicher Netzanschlussbedingungen von Energiespeicher: Diskriminierungsfreie Verbindung zu allen Anlagen (auch Speicher) ( 17.1) Netzanschlussverweigerung unter bestimmten Gründen ( 17.2) Vorrangige Anschluss von EE Speicher durch EEG ( 2 EEG) Pflicht für Energiespeicher ab PNENN=10 MW die notwendige Wirk- und Blindleistungseinspeisung für die ÜNB anzupassen ( 13.1a) Punkte zur möglichen Diskussion bzgl. Energiespeicher Momentan verschiedene Ziele zwischen EEG und EnWG: EnWG für eine kostengünstige und zuverlässige Stromversorgung EEG für verstärkte Integration von EE im Netz Pflicht für Energiespeicher ab PNENN=0 kw die notwendige Wirk- und Blindleistungseinspeisung für die ÜNB anzupassen Netzentgeltbefreiung für nach dem errichtete Energiespeicher. Diese Befreiung ist auf einen Zeitraum von 20 Jahren ab Inbetriebnahme begrenzt ( 118.6) 7

8 StromNZV, StromNEV, ARegV Ziel Basierend auf dem EnWG: Stromnetzzugangsverordnung (StromNZV) Stromnetzentgeltverordnung (StromNEV) Anreizregulierungsverordnung (ARegV) Relevante Punkte bzgl. Energiespeicher Die Nutzungsrechte der Elektrizitätsversorgungsnetze werden durch einen Netznutzungsvertrag festgehalten ( StromNZV), und durch Netzentgelte belastet ( 1 StromNEV), die durch die ARegV begrenzt sind ( 4.1 ARegV) Reduzierung der Netznutzungsentgelte für große Abnahmemengen, wenn: Stromverbrauch mehr als 10 GWh pro Jahr Entspricht dem Verbrauch von 1000 Haushalten und Benutzungsstundenzahl von mindestens Stunden im Jahr in Betrieb 80% der Zeit erfüllt sind ( 19.2 StromNEV) Punkte zur möglichen Diskussion bzgl. Energiespeicher Moderate Reduzierung der Netznutzungsentgelte für große Abnahmemengen: Bestimmung der Referenzwerte durch Simulationen Erweiterung der Befreiung der Netnutzungsentgelte für Energiespeicher (außer Verluste für konv. Energiespeicher): Betrachtung als spezifische Technologie, anstatt als Verbraucher Separate Betrachtung von Speichern im Gesetz 8

9 StromNZV, StromNEV, ARegV Ziel Basierend auf dem EnWG: Stromnetzzugangsverordnung (StromNZV) Stromnetzentgeltverordnung (StromNEV) Anreizregulierungsverordnung (ARegV) Relevante Punkte bzgl. Energiespeicher Die Nutzungsrechte der Elektrizitätsversorgungsnetze werden durch einen Netznutzungsvertrag festgehalten ( StromNZV), und durch Netzentgelte belastet ( 1 StromNEV), die durch die ARegV begrenzt sind ( 4.1 ARegV) Reduzierung der Netznutzungsentgelte für große Abnahmemengen, wenn: Stromverbrauch mehr als 10 GWh pro Jahr Entspricht dem Verbrauch von 1000 Haushalten und Benutzungsstundenzahl von mindestens Stunden im Jahr in Betrieb 80% der Zeit erfüllt sind ( 19.2 StromNEV) Punkte zur möglichen Diskussion bzgl. Energiespeicher Moderate Reduzierung der Netznutzungsentgelte für große Abnahmemengen: Bestimmung der Referenzwerte durch Simulationen Erweiterung der Befreiung der Netnutzungsentgelte für Energiespeicher (außer Verluste für konv. Energiespeicher): Betrachtung als spezifische Technologie, anstatt als Verbraucher Separate Betrachtung von Speichern im Gesetz 9

10 Stromsteuergesetz (StromStG) Ziel Regelung und Festlegung der Stromsteuer Relevante Punkte bzgl. Energiespeicher Stromsteuer: 20,50 pro Megawattstunde ( 3) Von Stromverbrauchern bezahlt ( 5.1) Von der Steuer ist befreit: Strom der ausschließlich von Erneuerbaren Erzeugunsanlagen eingespeist wird ( 9.1.1) Punkte zur möglichen Disskusion bzgl. Energiespeicher Stromsteuerbefreiung für Energiespeicher(außer Verluste für konv. Energiespeicher): Betrachtung als spezifische Technologie, anstatt als Verbraucher Separate Betrachtung von Speichern im Gesetz 10

11 Technische Rahmenbedingungen 11

12 TransmissionCode 2007 (TC) Übertragungsnetzbetreiber: Gewährleistung einer sicheren und konstanten Stromversorgung Ausgleich von Angebot und Nachfrage elektrischer Energie gebunden an TC 2007 für Höchst- und Hochspannungsnetz Systemdienstleistungen (SDL): Spannungshaltung Blindleistungmanagement Versorgungswiederaufbau System-/Betriebsführung Frequenzhaltung Regelenergiebereitsstellung Präqualifikation Frequenzhaltung: Primärregelung - Nennleistung >100 MW (Speicher können Bilanzkreise bilden) - Primärregelband ±2 % der Nennleistung - Innerhalb 30 s für 15 min, gesamte Primärregelleistung abgeben, bei quasistationärer Frequenzabweichung von ±200 mhz Sekundärregelung - Ab 30 s bis 15 min vollständige Leistungserbringung Minutenreserve - Innerhalb von 15 min vollständige Leistungserbringung Regelenergie Transmission Code

13 DistributionCode 2007 (DC) Verteilungsnetzbetreiber: Systemdienstleistungen für sichere Stromversorgung Technische Mindestanforderungen und Verfahrensregeln des DC 2007 für die Verteilungsnetze (Mittel- und Niederspannungsnetz) Systemdienstleistungen (SDL): Spannungshaltung Blindleistungmanagement Versorgungswiederaufbau System-/Betriebsführung Beispiel cos φ- P/Pn Kennlinie Technische Richtlinien - Erzeugungsanlagen am MSsnetz, vom ,

14 TC 2007 & DC 2007 Heutige Zustand Punkte zur zukünftigen Diskussion Speichertechnologien werden als Verbraucher oder Erzeuger betrachtet Speicher könnten als Systemdienstleistungstechnologien betrachtet werden Verbot für Netzbetreiber Erzeugungsanlagen zu betreiben (Unbundling) Erlaubt den Netzbetreibern Erzeugungsanlagen zu betreiben, um die Systemsicherheit zu gewährleisten Unterteilung der Speicherkapazität entsprechend deren Einsatzzwecke 14

15 Technische Richtlinien Technische Regelwerke für Speicher: VDE-AR-N 4105 TAB Niederspannung Technische Richtlinie Erzeugungsanlagen am Mittelspannungsnetz (BDEW-MS-Richtlinie) TAB Mittelspannung VDN-Richtlinie Notstromaggregate ENTSO-E-NetworkCodes In Anlehnung daran: FNN-Hinweis Anschluss und Betrieb von Speichern am Niederspannungsnetz (April 2014) Technische Anforderungen laut FNN-Hinweis: Unterscheidung der Speicher nach Betriebsmodi: Energiebezug Netzsicht: Bezugsanlag (TAB 2007 gilt) Energielieferung Netzsicht: Erzeugungsanlage (VDE-AR-N 4105, TAB NS gelten) Inselnetz VDN-Richtlinie Notstromaggregate gilt 15

16 FNN-Hinweis Anschluss und Betrieb von Speichern am Niederspannungsnetz Beschrieben werden technische Anforderungen, Anschluss und Betriebskonzepte mit direktem Bezug auf: Richtlinie / Gesetz D-A-CH-CZ DIN V VDE V VDE FNN TAB 2007 VDN-Richtlinie Notstromaggregate VDE-AR-N 4101 VDE-AR-N 4105 VDE-AR-N 4400 Inhalt Technische Regeln zur Beurteilung von Netzrückwirkungen Netzintegration von Erzeugungsanlagen Hinweis zur technisch / betrieblichen Umsetzung des Einspeisemanagements Technische Anschlussbedingungen für den Anschluss an das Niederspannungsnetz Richtlinie für Planung, Errichtung und Betrieb von Anlagen mit Notstromaggregaten Anforderungen an Zählerplätze in elektrischen Anlagen im Niederspannungsnetz Erzeugungsanlagen am Niederspannungsnetz Technische Mindestanforderungen für Anschluss und Parallelbetrieb von Erzeugungsanlagen am Niederspannungsnetz Messwesen Strom (Metering Code) 16

17 Internationaler Vergleich der Speicherintegration 17

18 Verschiedene Ebenen der Politik: Land: Politische Grundlagen in jedem Land EU: Förderprojekte, Gesetze oder Vorgaben der Europäischen Kommission Mehrere Maßnahmen in Form von Strategien und Konzepte Weltweit: Dokumentation der gemeinsamen Vereinbarung zur Energiewende durch das Kyoto-Protokoll Durch die UN-Klimakonferenz gestärkt 18

19 Internationaler Vergleich der Speicherintegration Verschiedene Länder differenziert zu betrachten auf Grund: Geographische Lage: - Verteilung von unterschiedlich stark ausgeprägten Energiequellen - Wichtig für Speichertechnologieauswahl (z.b PSW, CAES,...) Politische Rahmenbedingungen Unterschiedliche Versorgungsstrukturen sowohl organisatorisch als auch technisch Spezifische Eigenarten von Lasten und Erzeugung 19

20 Internationaler Vergleich der Speicherintegration* Länder Anteilder EE- Erzeugung, [%] Budgetder Förderinitiative, [Mio. Euro] Budgetder Förderinitiative auf Einwohnerzahl, [Euro/Einwohner] Anmerkungen Dänemark 23,1 41 7,28 Deutschland 23, ,98 Italien 22, ,75 Österreich 65,7 51 0,59 USA 13, ,42 Größte Energieimporter der Welt PSW zur Regelung des Stromsystems anderer Länder genutzt Beschäftigt sich mit Unabhängigkeit von Stromimporten * Quelleeingabe in Anhang der Präsentation 20

21 Zusammenfassung In den existierenden Gesetzen besteht Bedarf zur Diskussion bezüglich: - Vermeidung der Doppelbelastung von Energiespeicher durch Netzentgelte, EEG-Umlage und Stromsteuer - Betrachtung der Speicher als separate Gruppe (StromNEV, StromStG) - Marktmodel für Speicher bezüglich der Vergütung (EEG, technologiespezifisch) - Aufnahme des Speichers in das VNB-Bilanzkreismanagement Energiespeicher sind der Zeit schwierig vermarktbar 21

22 Danke für Ihre Aufmerksamkeit 22

23 Literatur [1] Grid Energy Storage, U.S. Department of Energy, [2] F.Geth, J.Kathan, L.Sigrist, P.Verboven: Energy Storage Innovation in Europe. A mapping exercise, [3] [4] [5] [6] ec.europa.eu [7] 23