Alpine Pumpspeicher eine grüne Batterie für Deutschen Windstrom?

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1 Alpine Pumpspeicher eine grüne Batterie für Deutschen Windstrom? 3. Wind.Energie - Mitteldeutsche Branchentage Erfurt, Thomas Pflanzl, Andreas Eichhorn VERBUND Trading & Sales Deutschland GmbH / Düsseldorf VERBUND Trading GmbH / Wien 15. Oktober 2014

2 Inhalt Wer wir sind Worum es bei Pumpspeichern geht Optimierung und Produkte auf Basis von Pumpspeichern Was Direktvermarktung Wind mit Pumpspeichern zu tun hat VERBUND, Wasserkraft in Österreich und Deutschland Pumpspeicher, Geographie, Funktionsweise, Unterschied zu Laufkraft Bedeutung Pumpspeicher in der aktuellen Stromwirtschaft, hohe Schwankungen in der Stromproduktion Vergleich Pumpspeicher zu anderen Speichertechnologien Vorteile von alpinen Pumpspeichern Optimierung von Pumpspeichern Produkte auf Basis von Pumpspeichern Energiewirtschaftliches Planungssystem Jahresspeicher, Wochenspeicher, Tagesspeicher Direktvermarkter nutzen Dienstleistung Virtueller Pumpspeicher (Scheibe) Direktvermarktung Wind ergänzt durch Pumpspeicher Korrelation Windstrom zu Optimierung Pumpspeicher Pumpspeicher als variabler Rabatt auf Direktvermarktung Wind, abhängig von Preisvolatilität Pumpspeicher als Zwischenspeicher für erneuerbare Energie, als Instrument zur Vermeidung Stunden mit negativen Preisen

3 Wer wir sind VERBUND Konzern 143 Kraftwerke (inkl. Bezugsrechte) mit rund MW Leistung und ~35 Mrd. kwh Gesamterzeugung (2012) ~1,2 Mrd. Euro Investitionen bis 2017, v.a. in Windparks, Netz, Effizienzsteigerung bestehender Wasserkraftwerke 213 TWh Handelsvolumen, aktiv in 13 europäischen Ländern ~10 TWh an Endkunden (Industrie und Haushalte), derzeit rund Privatkunden in Österreich (6% Marktanteil) und 20% Marktanteil bei Industriekunden ~3.500 km Leitungslänge und ~ km Systemlänge des Übertragungsnetzes in Österreich International: Deutschland (22 Wasserkraftwerke, 5 Windparks), Albanien (Energji Ashta, 50 %), Bulgarien, Rumänien (Windparks) und Frankreich (Wärmekraft) Innovationsschrittmacher bei Strom: Elektromobilität, Energiemanagement Seite 3

4 Wer wir sind VERBUND Trading & Sales GmbH, Deutschland Unsere Stromprodukte Standardprodukte Fixe Fahrplanlieferung Flexible Fahrplanlieferung Vollversorgung Unsere Dienstleistungen Demand Response: Bündelung Verbrauchs- und Erzeugungsflexibilität zur Vermarktung am Regelenergiemarkt Market Access für kurzfristige Beschaffung (Day-Ahead oder Week-Ahead, Intraday Trading, Yesterday Trading) CO 2 -Zertifikate zur Absicherung (EUAs, CERs, ERUs, VERs) H 2 Ö: Premiumstrom aus zertifizierten deutschen und österreichischen Wasserkraftwerken (H 2 Ö mit TÜV SÜD- Zertifizierung, H 2 Ö in verschiedenen Qualitäten, HKN in verschiedenen Qualitäten, LECS-Zertifikate) Virtueller Speicher für Portfolios Dritter (Virtueller Pumpspeicher, Zuflußspeicher) Services zur Direktvermarktung für EEG-Anlagen Bilanzkreismanagement Asset-Optimierung für Kraftwerk Dritter, Vermarktung Kleinwasserkraft

5 Partner-Landkarte VERBUND Kunden in D 149 Partner davon 126 H 2 Ö-Partner Stand:

6 Wer wir sind Kraftwerke in Österreich und Deutschland Größter Wasserkraft-Erzeuger in Österreich und in Bayern! 6

7 Wer wir sind VERBUND in Deutschland ASSET-TAUSCH mit E.ON in 2013 Steigerung Eigentum um 8 Wasserkraftwerke gesamt 21 in Bayern, an Inn und Donau größter Wasserkrafterzeuger in Bayern rund 2 Mrd. kwh mehr Jahreserzeugung Laufkraft + rund 200 Mio. kwh rund + 9 % der jetzigen VERBUND- Laufkrafterzeugung 100 % an 3 Wasserkraftwerksprojekten: Freilassinger Becken (rund 18 MW), Tittmoninger Becken (rund 18 MW) Energiespeicher Riedl (300 MW) Insgesamt 400 Mitarbeiter Seite 7

8 Worum es bei Pumpspeichern geht Pumpspeicher VERBUND: Leistungswerte Kraftwerk Turbinenleistung Pumpleistung Häusling 360 MW 366 MW Roßhag 231 MW 240 MW Kaprun Oberstufe 113 MW 124 MW Limberg II 480 MW 480 MW INN DONAU SALZACH INN DONAU Malta Hauptstufe 730 MW 290 MW Malta Oberstufe 120 MW 116 MW DRAU ( DONAU) Reißeck II (in Bau) 430 MW 430 MW 8

9 Worum es bei Pumpspeichern geht Wasserkraftwerke des VERBUND (Pump-)Speicher-Kraftwerke (mit Flexibilität, Jahres- und Tagesspeicher) hydrologisch gekoppelt mit Laufkraftwerke (ohne Flexibilität) 9

10 Worum es bei Pumpspeichern geht Stromproduktion heute: hohe Schwankungen Die vermehrte Nutzung von Sonne und Wind zur Stromerzeugung verursacht hohe, zum Teil sehr kurzfristige Erzeugungsschwankungen Solar- und Windkraftwerke können sich nicht nach Verbrauchsspitzen orientieren Die Prognose der stündlichen, bzw. täglichen Gesamterzeugung wird damit noch herausfordernder - Anforderung an Optimierung und Asset-Management Es bedarf flexibler Ausgleichssysteme! 10

11 Analyse der fluktuierenden Einspeisung in Deutschland Worum es bei Pumpspeichern geht Preisbildung am Day-Ahead Markt extreme Schwankungen (täglich, jahreszeitlich) Lastunterschiede innerhalb 1,5 h bis zu MW bzw. 6 h rd MW Prognosefehler bis zu MW Winter: 2011/2012 hohe Windeinspeisung wenig PV-Einspeisung Sommer: moderate Windeinspeisung hohe PV-Einspeisung / Quelle: Netzkennzahlen von: Amprion, 50Hz, Tennet TSO GmbH, EnBW Transportnetze AG Seite 11

12 Worum es bei Pumpspeichern geht Speichertechnologien im Vergleich Pumpspeicher sind effizienteste Speichertechnologie: Lange Lebensdauer Hohe Wirkungsgrade Moderate Investitionskosten Seite 12

13 GWh Worum es bei Pumpspeichern geht Vorteile von Alpenspeichern Die Topografie der Alpen ermöglicht: VERBUND Werksgruppe Zillertal als Beispiel eines Alpenspeichers die Nutzung großer Speichervolumina (Jahresspeicher) zu saisonalen sowie kurzfristigen Verlagerungen die Nutzung natürlicher Zuflüsse sowie bestehender Beckenlagen im alpinen/hochalpinen Raum ein hohes nutzbares Gefälle die Bereitstellung einer Vielzahl an Produkten an Termin-, Spot- und Intraday- Märkten sowie umfangreiche Netzdienstleistungen) einen wichtigen Beitrag zur Integration der Erneuerbaren Wind und PV Versorgungssicherheit und Netzstabilisierung Regeljahr Vollstau VERBUND Jahres- Speicher Nenninhalt MWh Nutzinhalt Mio. m³ Kölnbrein ,2 Schlegeis ,5 Zillergründl ,7 Mooserboden ,9 Wasserfallboden ,2 Durlaßboden ,7 Seite 13

14 Worum es bei Pumpspeichern geht BEISPIEL PUMPSPEICHER REISSECK II Allgemeines Erweiterung bestehender Anlage Malta Gemeinschaftsprojekt VHP, KELAG, Energie AG UVP Pflicht gemäß UVP-G 2000 Eingereicht 10/2008, UVP-Bescheid 12/2009 Baubeginn 06/2010, Vollbetrieb 06/2015 Investitionsvolumen (Basis 2010): rd. 385 Mio. Euro Technische Kenndaten 2 Pumpturbinen Leistung (T/P): 430MW / 430MW Ausbaudurchfluss Qa: 80m³/s Besonderheit durch minimalen Eingriff in die Natur Keine zusätzliche Einleitung von Bächen Nutzung vorhandener Stauseen Kraftwerk komplett unterirdisch (Kavernen) Seite 14

15 Worum es bei Pumpspeichern geht Beispiel Projekt Reisseck II Oberbecken: Großer Mühldorfer See Stauziel m.ü.a. Nutzinhalt 7,8 Mio. m³ Unterbecken: Gößkar/Galgenbichl Stauziel m.ü.a. Nutzinhalt 6,2 Mio. m³ Seite 15

16 Worum es bei Pumpspeichern geht Fahrweisen Seite 16

17 Optimierung und Produkte auf Basis Pumpspeicher Produkte der Speicher- und Pumpspeicherwerke Flexibilität Terminmarkt (Jahres-, Quartals- und Monatsprodukte) Spotmarkt (Stunden day-ahead) Intradayhandel (intraday) Ausgleich eigener/fremder Bilanzkreise Vermarktung Pumpspeicher als Virtueller Pumpspeicher (Pumpspeicherscheibe) Ergänzung der Dienstleistung Direktvermarktung Wind Netzdienstleistungen Primärregelung Sekundärregelung Tertiärregelung Primärregelung Sekundärregelung Tertiärregelung Ausgleichsenergie Engpassmanagement Schwarzstartfähigkeit 30 s 15 min 60 min Seite 17

18 Optimierung und Produkte auf Basis Pumpspeicher Optimierung Wasserkraftwerke mit Speichern Erzeugungsplanung: für heute, morgen, nächste Woche, in 1, 2, 3 Monaten / Jahren 1. Grundsätzliches Ziel: Mittelfristig Erlös-optimale Kraftwerks- und Speicherbewirtschaftung und Vermarktung auf verschiedenen Märkten, insbesondere: Day-ahead-Spot-Markt ( EPEX Spot ) wichtigster weil liquidester Markt Intra-day-Markt teilweise zusätzliches Ausnutzen von Speicher-Flexibilität mögl. Regelenergiemärkte (Primär-, Sekundär- und Tertiär-Reserve) 2. Weiteres Ziel: Reduzierung / Begrenzung / Minimierung des finanziellen Risikos (insbes. Marktpreisrisiko) d.h. der Streuung der zukünftigen (erwarteten) Erlöse nach unten Absicherung am Terminmarkt ( Hedging ), d.h. Verkauf von Forward/Futures Evtl. Absicherung mittels Optionen teilweise zugänglich für Methoden der Mathematische Optimierung Seite 18

19 Optimierung und Produkte auf Basis Pumpspeicher Optimierung Wasserkraftwerke mit Speichern Aus praktischen Gründen Aufteilung der Optimierung: Mittel-/Langfrist- Optimierung Horizont: 1 bis 3 Jahre Absicherung ( Hedging ) Revisionsplanung Finanzplanung Kopplung / Steuerung, z.b. via Schattenpreise ( Wasserwerte ) Regelenergie-Auktionen Kurzfrist-Optimierung Kürzerer Zeithorizont, detaillierte techn. Modellierung Spot-Börsengebote tats. Kraftwerkseinsatz Ein- und Ausspeichern Seite 19

20 Optimierung und Produkte auf Basis Pumpspeicher Optimierung Wasserkraftwerke mit Speichern Mittel-/langfristige Optimierung: Betrachtung eines längerfristigen zukünftigen Zeithorizontes (z.b. 2 Jahre ab heute) im (Viertel-)Stundenraster Optimierung auf Basis von vorgegebenen (erwarteten) Strompreis- und Zufluss-Kurven Antizipation zukünftiger Erlöschancen und Abwägen gegen kurzfristig realisierbare Erlöse Ergebnis: Hypothetische, auf Basis der Input-Daten optimale Kraftwerks- und Speicher-Fahrpläne Unsichere Zukunft: Statistische Betrachtung mittels verschiedener Strompreis- und Hydraulizitäts- Szenarien ( Stochastische Optimierung ) Kurzfrist-Optimierung: Betrachtung eines kürzeren Zeithorizontes (z.b. heute und morgen) im Viertelstundenraster Optimierung der Börsengebote (z.b. EPEX day-ahead Spot) Optimierung der tatsächlichen physikalischen Kraftwerks- und Speicher-Fahrpläne detaillierte technische Modellierung mit Nichtlinearitäten Berücksichtigung der Ergebnisse der Mittel-/langfristigen Optimierung (Ansonsten: alles verfügbare Wasser würde turbiniert!) Seite 20

21 Optimierung und Produkte auf Basis Pumpspeicher Energiewirtschaftliches Planungssystem VERBUND (EPV) Planungspyramide Max. Short-term Profi planning t Siemens jros TOS/HTC Shadow Prices Medium-term planning Siemens jros RO Shadow Prices Medium-long-term planning PSR Inc. SDDP/Maxrev Spot-Börsengebote tats. Einsatzfahrpläne Regelenergie-Aukt. Hedging Revisionsplanung Speicherbewirtschaftung Price Scenarios / Distributions Price Forward Curves Inflow and price forecasts Seite 21

22 Optimierung und Produkte auf Basis Pumpspeicher Marktstruktur A Seite 22

23 Optimierung und Produkte auf Basis Pumpspeicher Marktstruktur A Seite 23

24 Vienna (Run-of-River) Optimierung und Produkte auf Basis Pumpspeicher VERBUND-Speicherkraftwerke Zillergrund YSt Schlegeis YSt Durlaßboden YSt Mooserboden YSt YSt = yearly storage WSt = weekly storage WSt WSt Salzach Wasserfallboden YSt Inn North Donau South WSt Reißeck YSt WSt Kölnbrein YSt WSt 7 große (Jahres-) Speicher plus viele weitere kleine (Tages-) Speicher, Flüsse, und Laufwasserkraftwerke Nord- und Süd-System gekoppelt durch Reserve Saisonale hydrologischer Zufluss (Dargebot), 2 TWh p.a. (+ Pumpen) vs. 2,5 GW Kapazität viel Potenzial / Notwendigkeit für Optim.!! Drau Seite 24

25 Optimierung und Produkte auf Basis Pumpspeicher Jahreszyklus eines typischen VERBUND-Jahresspeichers Seite 25

26 Direktvermarktung Wind und Pumpspeicher Pumpspeicher für Direktvermarktung Wind Optimierungsinstrument für den Direktvermarkter: Direktvermarkter kontrahiert Pumpspeicherscheibe Basisprodukt: Leistung Pumpe 1MW, Leistung Turbine 1MW, Wirkungsgrad Pumpe X% (1MWh Pumpe erzeugt 1 x X% Speicherstand), Maximaler Speicherstand; Optionsprämie p.a. (p.m.) Damit kann Direktvermarkter Flexibilität nutzen, die Preisvolatilität am Spotmarkt (day-ahead, Stundenraster) ist Quelle für Optimierungsergebnis (kumulierte Preisunterschiede Prämie) Ergänzungsdienstleistung für den WEA-Betreiber: VERBUND optimiert für WEA-Betreiber Pumpspeicherscheibe Basisprodukt: Leistung Pumpe 1MW, Leistung Turbine 1MW, Wirkungsgrad Pumpe X% (1MWh Pumpe erzeugt 1 x X% Speicherstand), Maximaler Speicherstand; Optionsprämie p.a. (p.m.) Damit wird für WEA-Betreiber Flexibilität genutzt, die Preisvolatilität am Spotmarkt (day-ahead, Stundenraster) ist Quelle für Optimierungsergebnis (kumulierte Preisunterschiede Prämie) Risikobegrenzung Optimierungsergebnis führt zu variablem Ergebnisbeitrag, zusätzlich zur Dienstleistung Direktvermarktung Wind (abhängig von Preisvolatilität des Markts) Sichtbarkeit, welcher Teil der Optimierung der Pumpspeicherscheibe mit produziertem Windstrom (aber: Optimierung nutzt alle Preisunterschiede, nicht nur aus Produktion von Windstrom) Seite 26

27 Direktvermarktung Wind und Pumpspeicher Was kann aus X MW Pumpspeicherleistung an Optimierungsergebnis erzielt werden? Seite 27

28 Direktvermarktung Wind und Pumpspeicher Wie korreliert Windstrom und Pumpspeicherfahrweise aus Wochensicht? Seite 28

29 Direktvermarktung Wind und Pumpspeicher Wie korrelieren Spot-Preis gegen Windstromproduktion? Wie korreliert Ergebnis Pumpspeicher mit Ergebnis aus Windstromproduktion? Korrelation besteht, doch andere Faktoren wirken sich genauso auf Entwicklung der Spotpreise aus Solar Primärenergieverbrauch Gas Kohle andere Erneuerbare Fazit: alle Erneuerbare zusammen wirken sich deutlich auf Spotpreis und Preisvolatilität und damit auf das Pumpspeicherergebnis aus! Seite 29

30 Direktvermarktung Wind und Pumpspeicher Ausblick Zwischenspeicherung EEG Förderanspruch auch bei Zwischenspeicherung 19 (4) EEG 2014: Förderanspruch besteht auch dann, wenn der Strom vor der Einspeisung in das Netz zwischengespeichert wurde; Anspruch bezieht sich auf die Strommenge, die aus dem Zwischenspeicher in das Netz eingespeist wird Negative Stunden EPEX Spot SE an mindestens 6 aufeinanderfolgenden Stunden negativ 24 (1) EEG 2014: Entfall des EEG-Förderanspruch; allerdings treten diese Fälle sehr selten auf (ca. 2 mal pro Jahr); bleibt jedoch in Zukunft zu beobachten Ausschreibung der EEG-Förderung Ausschreibung Förderung für PV-Freiflächenanlagen als Test 55 (1) EEG 2014: Finanzielle Förderung für Strom aus PV-Freiflächenanlagen wird im Rahmen von Ausschreibungen ermittelt; kein direkter Ansatzpunkt für Pumpspeicher FLEXIBILITÄT BEI DER DIREKTVERMARKTUNG IST AUF ALLE FÄLLE EIN THEMA! 30

31 Zusammenfassung Topografie der Alpen ermöglicht Nutzung großer Pumpspeicher zur saisonalen sowie kurzfristigen Verlagerungen inklusive Nutzung natürlicher Zuflüsse sowie bestehender Beckenlagen im alpinen/hochalpinen Raum gemeinsam mit einem hohen nutzbaren Gefälle Pumpspeicher sind aus aktueller Sicht die beste und kostengünstigste technische Option, große Strommengen zu speichern Bereitstellung einer Vielzahl an Produkten (Termin- und Spotmarkt, Intraday und Netzdienstleistungen) und direkt als Dienstleistung für Dritte verfügbare Produkte (Virtueller Pumpspeicher, Ergänzung Direktvermarktung Wind durch Pumpspeicher mit alpiner Charakteristik) Pumpspeicherkraftwerke erfüllen wichtige Rolle hinsichtlich Versorgungssicherheit und zur Netzstabilisierung sowie zur Integration der Erneuerbaren Wind und PV Pumpspeicher sind für Dritte zur Unterstützung der Direktvermarktung Wind als Dienstleistungen verfügbar (für Direktvermarkter selbst und für Windenergieanlagenbetreiber bzw. sonstige Betreiber von Anlagen zur Produktion von EEG-Strom) Seite 31

32 Danke für die Aufmerksamkeit!