Flexibilisierung in der Stromnachfrage. Annegret-Cl. Agricola, , Stuttgart

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1 Flexibilisierung in der Stromnachfrage. Annegret-Cl. Agricola, , Stuttgart

2 Inhalt. 1. Flexibilitätsbedarf im Stromsystem 2. Demand Side Management 3. Pilotprojekt Demand Side Management Baden-Württemberg 4. Demand Side Management: aktuelle Entwicklungen und Ausblick 2

3 Ausgangslage. Volatilität der Stromnachfrage Historischer Grundsatz: Lastfolgebetrieb der Stromerzeugung Konventioneller Kraftwerkspark und Stromsystem darauf ausgelegt Energiewende im deutschen Stromsystem Volatilität der Stromerzeugung steigt erheblich mit dem Ausbau der Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien Stromeinspeisung und Stromnachfrage fallen in zunehmender Größenordnung zeitlich und räumlich auseinander Flexibilisierung des Stromsystems zum Ausgleich von Erzeugung und Last notwendig 3

4 Flexibilitätsbedarf im Stromsystem und Demand Side Management. 4

5 Wachsender Flexibilitätsbedarf im Stromsystem (1/2). Flexibilisierung des Stromsystems zur Angleichung von Erzeugung und Last notwendig Erforderlich: Deckung des Flexibilitätsbedarfs im Strommarkt in den Stromnetzen (alle Netzebenen) Heutige Situation (aktuell): Ausreichende Flexibilitätsangebote im Strommarkt gegeben Wachsende Flexibilitätsengpässe im Stromnetz aufgrund verzögertem Netzausbau 5

6 Wachsender Flexibilitätsbedarf im Stromsystem (2/2). Zwei deutliche Entwicklungen: Stetiger Ausbau der Stromerzeugung aus Wind- und Photovoltaik Konventionelle Stromerzeugung nimmt ab Konsequenzen: Zunehmende Lastwechselgeschwindigkeiten sind durch Netz und Handel zu bewältigen Stark zunehmende Netzeingriffe (EinMans, Redispatch etc.) Wachsender Aufwand zur Gewährleistung der Systemstabilität 6

7 Flexibilisierungsoptionen für die Umgestaltung des Stromversorgungssystems. 1. Ausbau und Verstärkung der Stromnetze und Vollendung des EU-Binnenmarktes für Strom. 2. Einsatz von Energiespeichern zur zeitlichen Entkopplung von Erzeugung und Nachfrage. 3. Flexibilisierung der Nachfrageseite, Erschließung von Lastmanagementpotenzialen. Reihenfolge benennt keine Priorisierung! 4. Flexibilisierung des konventionellen Kraftwerksparks (Retrofit Bestandskraftwerke, Neubauten und KWK). 5. Erbringung von Systemdienstleistungen durch erneuerbare Energien. 6. Einspeisemanagement erneuerbarer Energien. 7. Power to X-Lösungen. 8

8 Lastmanagement Demand Side Management (DSM). Demand Side Management Auch überbetriebliches Lastmanagement genannt Definition: Zeitliche Verlagerung der Stromnachfrage Effekte des Demand Side Managements: Verschiebung des Tageslastverlaufs und Glättung der Residuallastkurve Reduktion der Jahreshöchstlast DSM: Beitrag zur Flexibilisierung des Stromsystems 9

9 Leistungsreduzierung mit unmittelbarem Nachholen bzw. Leistungserhöhung und Lastverschiebung. 10

10 Aggregation nachfrageseitiger Stromlasten in einem Anbieterpool. Leistung Vorhaltung Abruf Last 1 Last 2 Last 4 Last 3 Zeit 11

11 Potenziale von Demand Side Management (DSM). BMWi-Studien zum Grün-/Weißbuch-Prozess: sehr optimistische Annahmen der erschließbaren DSM-Potenziale (Industrie) Annahme eines Lastabwurfs bei hohen Strompreisen ist für die meisten Industrieprozesse fraglich! DSM-Potenziale: Realitätsnahe Analysen erforderlich die unter Praxisbedingungen ermittelt werden für Prozesse, deren Verschiebung von der Wirtschaft tatsächlich akzeptiert wird zur Ableitung einer Merit Order der nachfrageseitigen Flexibilitätspotenziale 12

12 Demand Side Management: Vom theoretischen zum realisierbarem Potenzial. theoretisches Potenzial technisches Potenzial wirtschaftliches Potenzial realisierbares Potenzial akzeptiertes Potenzial 13

13 Demand Side Management Potenziale. Beispiele: Konkret ermittelte Differenz zwischen technischem und akzeptierten DSM-Potenzial in zwei Unternehmen (Quelle: Pilotprojekt Demand Side Management Baden-Württemberg) Beispiel 1 Beispiel 2 Branche Nahrungs-, Futtermittel und Getränke Nahrungs-, Futtermittel und Getränke Prozess Technisches DSM-Potenzial Akzeptiertes DSM- Potenzial Kälte kw 160 kw Kälte 669 kw 450 kw 14

14 /MWh Demand Side Management Marktfelder. Netzengpassmanagement Lastmanagement für Redispatchmaßnahmen Bilanzkreismanagement Reduktion der individuellen Ausgleichsenergiekosten Netz Regelleistung Lastmanagementeinsatz im Regelenergiemarkt Spotmarkt Integration erneuerbarer Energien durch Residuallastglättung 200 Markt 0 15

15 Pilotprojekt Demand Side Management Baden-Württemberg. 16

16 Ausgangslage in Baden-Württemberg. Ziele des Integrierten Energie- und Klimaschutzkonzepts (IEKK) Baden-Württemberg: Sicherstellung einer verlässlichen Stromerzeugung Reduktion des Strombedarfs und Steigerung der Effizienz bei der Stromerzeugung Umstellung auf eine Stromerzeugung auf Basis erneuerbarer Energien Synchronisierung von Strombedarf und -erzeugung durch Vernetzung, Energiespeicherung und steuerbare Lasten Intelligenter Aus- und Umbau der Stromnetz- Infrastruktur 17

17 Pilotprojekt Demand Side Management Baden- Württemberg - Zielsetzungen. 1. Reale Erprobung des DSM-Markts und Generierung von Praxiserfahrungen mit der Vermarktung flexibler Stromlasten in Unternehmen 2. Begleitung von bis zu 10 Unternehmen aus BaWü bei der Vermarktung ihrer DSM-Potenziale 3. Aufbau eines DSM-Netzwerks zur Zusammenführung relevanter Akteure in Baden-Württemberg 4. Standards für Demand Side Management entwickeln 5. Analyse der Marktbedingungen und Marktchancen für DSM Implementierung eines DSM-Pilotprojekts mit Leuchtkraft für Baden-Württemberg und Deutschland 18

18 Demand Side Management Ba-Wü: Projektorganisation. Projektbeirat: Umweltministerium Ba-Wü Bayerisches Wirtschaftsministerium Landesregulierungsbehörde LVI, VKU, VfEW BNetzA TransNet BW Netze BW Smart Grid Plattform Baden-Württemberg Wissenschaftliche Begleitforschung: Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA 19

19 /MWh Fokus des Pilotprojekts Pilotprojekt DSM Ba-Wü: Marktfelder im Fokus. Netzengpassmanagement Lastmanagement für Redispatchmaßnahmen Bilanzkreismanagement Reduktion der individuellen Ausgleichsenergiekosten Regelenergie Lastmanagementeinsatz im Regelenergiemarkt Spotmarkt Integration erneuerbarer Energien durch Residuallastglättung

20 Pilotprojekt DSM Ba-Wü: Gewinnung von Unternehmen zur Projektteilnahme. Erstansprache infrage kommender Unternehmen aus Industrie und Gewerbe in Baden-Württemberg Ansprache direkt und über Multiplikatoren (Fachund Wirtschaftsverbände, Wirtschaftsförderung etc.) Flankierende Breitenkommunikation, z. B. Projektflyer Die Gewinnung und Einbindung der Unternehmen erfolgte in einem mehrstufigen Prozess Im Ergebnis wurden 100 Unternehmen identifiziert, die prinzipiell für die Teilnahme am Projekt geeignet waren 21

21 Pilotprojekt DSM Ba-Wü: Vorgehen in der Analysephase. Analyse von Unternehmen unterschiedlicher Branchen: Energieintensive Branchen, wie z.b. Metall, Chemie Produzierendes Gewerbe, wie Fahrzeugbau, Maschinenbau etc. Kommunale Betriebe, z.b. Wasser-/Abwasserunternehmen Stufe 1: Erstansprache Stufe 2: Grobanalyse Stufe 3: Feinanalyse 27 Unternehmen Stufe 4: Vermarktung Plan: 5 bis 10 Unternehmen 22

22 Pilotprojekt DSM Ba-Wü: Praxiserfahrungen (1/3). Identifizierung des technischen DSM-Potenzials: Verschiebbare Stromlast: möglichst hoch in Leistung und Zeitdauer Regelbarkeit der Stromlast: stufenlose und schnelle Regelbarkeit Planbarkeit und Zuverlässigkeit: Strombedarf der Last kann gut vorhergesagt werden Häufige Schaltzyklen: Häufige Schaltzyklen sind ohne technische und organisatorische Probleme möglich Bedeutung des Prozesses für das Unternehmen: Die Prozessrisiken aufgrund von Schaltungen sind für das Unternehmen tragbar Ansteuerbarkeit: Anbindung an Prozessleitechnik vorhanden 23

23 Pilotprojekt DSM Ba-Wü: Praxiserfahrungen (2/3). Technische DSM-Potenziale vorhanden, aber dennoch zur DSM-Vermarktung nicht geeignet: Höhe der verschiebbaren Stromlasten am Unternehmensstandort zu gering, daher keine wirtschaftliche Vermarktung möglich Betrieblich notwendige Vorankündigungszeit für Regelleistungserbringung zu lang Elektrische Leistungsaufnahme nicht vorhersehbar, kein fester Arbeitspunkt Anlagen haben zu lange Nachlaufzeiten nach jedem Abruf Anlagen stehen zu selten für den Regelleistungsabruf zur Verfügung 24

24 Pilotprojekt DSM Ba-Wü: Praxiserfahrungen (3/3). In vielen Unternehmen sind flexibilisierbare Stromlasten vorhanden, aber standortspezifische Analyse notwendig Unternehmenssicht: Häufig vorsichtiges Herantasten an die Freigabe von DSM-Potenzialen für die Vermarktung Wechselwirkungen zwischen Energieeffizienz und Lastflexibilisierung sind zu beachten DSM-Potenziale beruhen teilweise auf bestehenden energetischen Ineffizienzen bei Anlagen und Prozessen Durch Flexibilisierung kann die Energieeffizienz des Prozesses sinken (keine generelle Aussage!) Die Steigerung der Energieeffizienz kann aber auch die Flexibilität von Prozessen erhöhen (z.b. Kältesysteme) 25

25 Pilotprojekt DSM Ba-Wü: Grundsätzlich für die DSM-Vermarktung geeignete Prozesse. Querschnittsprozesse, Beispiele: Prozesswärme und kälte Belüftung Druckluft Einzelprozesse, Beispiele: Holzschliff Papier- und Kartonherstellung Mahlprozesse der Zement- u. Rohstoffverarbeitung Aluminium-, Kupfer- und Zinkelektrolyse, Chlorelektrolyse Elektrostahlverarbeitung Abwasserbehandlung 26

26 Akteursrollen bei der Vermarktung flexibler Stromlasten im Regelleistungsmarkt. 27

27 Pilotprojekt DSM Ba-Wü: Steckbriefe zu den Akteursrollen. 28

28 Demand Side Management aktiv im betrieblichen Energiemanagement verankern. Betriebliches Energiemanagement: Verankerung einer Energiepolitik im Unternehmen. Reduktion von Energieverbrauch und -kosten Reduktion der CO2-Emissionen / betrieblicher Beitrag zum Klimaschutz Optimierung der Energiebeschaffung Implementierung der Vermarktung flexibler Stromlasten Kontinuierlicher Prozess im Unternehmen zur Optimierung des betrieblichen Energieeinsatzes Ableitung und Umsetzung wirtschaftlicher Energieeffizienzmaßnahmen Integration der DSM-Vermarktung im Energiemanagement 29

29 Integration von Demand Side Management im betrieblichen Energiemanagment. Zu den Zielen des Energiemanagements, der Steigerung der Energieeffizienz und der Optimierung der Energiebeschaffung, wird das überbetriebliche Lastmanagement parallel mit aufgenommen. Energiemanagement von Unternehmen Steigerung der Energieeffizienz Optimierung Energiebeschaffung Lastmanagement Betriebliches Spitzenlastmanagement Demand-Side-Management (überbetriebliches Lastmanagement) Senkung der Energiekosten 30

30 Pilotprojekt DSM Ba-Wü: Netzwerk-Treffen der beteiligten Unternehmen. Zielsetzung: Erfahrungsaustausch zwischen den am Pilotprojekt beteiligten Unternehmen Abbau von Unsicherheiten im Dialog mit den anderen Teilnehmern Gemeinsame Erkenntnisse der beteiligten Unternehmen: Durch Identifizierung flexibler Stromlasten konnten auch Ineffizienzen des betrieblichen Energieeinsatzes aufgedeckt werden Hemmnissen bei der Überführung technischer DSM- Potenziale in die Vermarktung, zum Beispiel: Erhöhung der Jahreslastspitze und 19,2 StromNEV Herausforderung der Präqualifikation der flexiblen Stromlasten für den Regelleistungsmarkt 31

31 Toolbox Demand Side Management Erlösrechner Regelleistung. Online-Erlösrechner zur Bestimmung der Höhe möglicher Erlöse durch die Vermarktung flexibler Stromlasten im Regelleistungsmarkt: Ausgangspunkt: ermittelte DSM-Potenziale Berechnet werden die möglichen Erlöse aus dem mittleren Leistungspreis der letzten vier Quartalen am Regelleistungsmarkt (bei durchgängiger Vermarktung der Last) Unterteilung der Ergebnisse nach Sekundärregelleistung und Minutenreserve Pilotprojekt DSM Baden-Württemberg: 32

32 Toolbox DSM Baden-Württemberg Zeitstrahl. Zielsetzung: Internetbasierte Darstellung des typischen Verlaufs zur Vermarktung flexibler Stromlasten Berücksichtigung aller notwendigen Schritte von der Ermittlung der DSM-Potenziale bis zur DMS-Vermarktung Informationen aus Akteursrollen-Steckbriefen werden durch Zeitstrahl visualisiert und in einen zeitlichen Horizont eingeordnet Hintergrundinformationen zum allgemeinen Ablauf des DSM-Prozesses, von der DSM Analyse bis hin zu Vermarktung werden übersichtlich dargestellt Auf der Projekt-Website wird der Zeitstrahl als interaktive Grafik in Kürze veröffentlicht 33

33 Pilotprojekt DSM Baden-Württemberg: Ausblick - Projekterweiterung. Verlängerung der Projektlaufzeit beantragt inkl. Projekterweiterung bis Ende 2016 NEU: Einbeziehung der DSM-Marktfelder Spotmarkt, Bilanzkreismanagement Intensivierung des Erfahrungsaustausches zwischen den beteiligten Unternehmen Aktive Verknüpfung des Pilotprojektes mit der Smart Grid-Plattform Baden-Württemberg Rahmenbedingungen: Aktives Hinwirken auf die Schaffung eines Standards für das Zusammenspiel von Lastenaggregator und Bilanzkreisverantwortlichem im Zuge der DSM-Vermarktung 34

34 Demand Side Management aktuelle Entwicklungen und Ausblick. 35

35 Aktuelle Marktentwicklung DSM in Deutschland. Fokus DSM in Unternehmen, Zukunft: Lastverlagerung in privaten Haushalten? Möglichkeiten für überbetrieblichen Einsatz von Lastmanagement bei Unternehmen noch nicht ausreichend bekannt Aggregatoren als Vermarkter flexibler Lasten am Regelleistungs- und Spotmarkt aktiv Stromvertriebe entwickeln neue Geschäftsmodelle zur Vermarktung flexibler Stromlasten und prüfen, planen oder betreiben bereits virtuelle Kraftwerke unter Einbindung flexibler Stromlasten 36

36 Bestehende Herausforderungen bei der Erschließung flexibler Stromlasten in Deutschland. Erlösmöglichkeiten (aktuell: niedriges Preisniveau im Regelleistungsmarkt, niedrige Preisspreads im Day- Aheadmarkt) Hemmnis bestehende Netzentgeltsystematik (vorrangig besondere Netzentgelte nach 19 StromNEV) Erforderliche Anpassung der Regelleistungsprodukte Klärung der Austauschbeziehungen der an der Vermarktung beteiligten Akteure (BKV, Stromlieferant, DSM-Vermarkter) erforderlich dena-analyse: Internationaler Einsatz von Lastmanagement (2014) Reflektion internationaler Erfahrungen mit der Marktentwicklung für flexible Stromlasten 37

37 Ausblick Flankierung der Entwicklung von Demand Side Management. Keine pauschalen Aussagen über DSM-Potenziale in Unternehmen möglich Flexible Stromlasten müssen Standort-spezifisch analysiert werden In welchem Umfang DSM-Potenziale erschlossen werden, wird von den Erlösmöglichkeiten bestimmt werden Empfehlungen: Deutschlandweite Aufklärung ist notwendig: Bereitstellung geeigneter Informationsangebote Orientierungshilfen für Unternehmen Musterverträge Best Practise Beispiele 38

38 Effizienz entscheidet. Vielen Dank.