ENERGIESPEICHER TECHNOLOGIE MIT ZUKUNFT HERAUSFORDERUNG ENERGIESPEICHER. Dr. Ralf Engelmann Referent für Erneuerbare Energien

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1 ENERGIESPEICHER TECHNOLOGIE MIT ZUKUNFT HERAUSFORDERUNG ENERGIESPEICHER Dr. Ralf Engelmann Referent für Erneuerbare Energien

2 ENERGIEAGENTUR RHEINLAND-PFALZ Geschäftsführung Gründung am Presse- & Öffentlichkeitsarbeit Zentralabteilung Verwaltung Veranstaltungsorganisation Europäische und internationale Zusammenarbeit Förderung Regionale Energieagenturen Kommunen, Unternehmen, Bildung Kommunen Unternehmen Bildung Netzwerke Netzwerke Erneuerbare Energien Windenergie Photovoltaik Biomasse, Geothermie, Wasserkraft Netzwerke Energiewirtschaft und Energieeffizienz Energiewirtschaft Netze, Smart Grids, Mobilität Energierecht Gebäude > seit Februar 2013 Stand: Februar 2013

3 INITIIERUNG FACHNETZWERKE ÜBERSICHT STAND SEP Solardialog RLP Netzwerk Geothermie AK Geothermie Netzwerk Elektromobilität RLP Zukunftsinitiative Smart Grids Energieagentur RLP AK Nachhaltige Mobilität CVC Kompetenznetzwerk Smart Grids & virtuelle Kraftwerke AK Passivhaus AK EneV und Energieberater StoRegio e.v. EffNet AK Energieffizientes Bauen und Wohnen

4 GLIEDERUNG NOTWENDIGKEIT VON STROMSPEICHERN ÜBERBLICK STROMSPEICHERTECHNOLOGIEN POTENTIELLE STROMSPEICHER FÜR RHEINLAND-PFALZ FAZIT

5 NOTWENDIGKEIT VON STROMSPEICHERN Herausforderung» Steigender Anteil von EE an der Stromversorgung Deutschland: 6,5 % in 2000, >22 % in 2012, bis % EE RLP: ca. 20 % in 2012, bis % EE» Wind- und Solarenergie werden größten Teil der EE einnehmen Quelle:

6 NOTWENDIGKEIT VON STROMSPEICHERN Herausforderung Nahezu 100 % EE-Versorgung Kaum konv. Kraftwerke EE-Versorgungslücke konv. Kraftwerke periodisch Quelle: BMU Leitstudie 2010, Fraunhofer IWES

7 NOTWENDIGKEIT VON STROMSPEICHERN Herausforderung Höchstspannung Hochspannung Mittelspannung Niederspannung

8 NOTWENDIGKEIT VON STROMSPEICHERN Herausforderung

9 NOTWENDIGKEIT VON STROMSPEICHERN Herausforderung Starke Dezentralisierung zunehmende Einspeisung auf Nieder- und Mittelspannungsniveau Zunehmende Entkopplung von Stromerzeugung und - bedarf Lösungen Demand Side Management Virtuelle Kraftwerke Speicher Flexibilität Energienetzverknüpfung Smart Grids Netzausbau Ziel Sichere und wirtschaftliche Stromversorgung bei hohen EE-Anteil Quelle: StoREgio

10 GLIEDERUNG NOTWENDIGKEIT VON STROMSPEICHERN ÜBERBLICK STROMSPEICHERTECHNOLOGIEN POTENTIELLE STROMSPEICHER FÜR RHEINLAND-PFALZ FAZIT

11 ÜBERBLICK STROMSPEICHERTECHNOLOGIEN Quelle: isea RWTH AACHEN

12 ÜBERBLICK STROMSPEICHERTECHNOLOGIEN Quelle: ZSW

13 ÜBERBLICK STROMSPEICHERTECHNOLOGIEN Aufgaben von Speichern:» Kurzzeitspeicher Stabilisierung des Stromnetzes» Spitzenlastkappung» Regelenergiebereitstellung Eigenverbrauchserhöhung Ausgleich Tagesschwankungen» Langzeitspeicher: Saisonaler Ausgleich Vermeidung Verteilnetzausbau

14 ÜBERBLICK STROMSPEICHERTECHNOLOGIEN Entwicklungsstand von Speichern Quelle: E.ON

15 GLIEDERUNG NOTWENDIGKEIT VON STROMSPEICHERN ÜBERBLICK STROMSPEICHERTECHNOLOGIEN POTENTIELLE STROMSPEICHER FÜR RHEINLAND-PFALZ FAZIT

16 POTENTIELLE STROMSPEICHER FÜR RHEINLAND-PFALZ Batteriesysteme für Unternehmen» Stand: Zwei Technologien am Markt (Pb und Li-Akkus) Förderung für PV-gekoppelte Anlagen seit Mai 2013 (KfW- Programm 275 Erneuerbare Energien Speicher ) Wachstum in Märkten, in denen Netzparität erreicht ist (bis 2020 jährlicher Zubau von 5,7 GWh weltweit)» Player: SMA, BOSCH, SolarWorld, Kaco VARTA, Saft, Nedap, Sony, Voltwerk Fraunhofer IWES, RWTH Aachen Quelle:

17 POTENTIELLE STROMSPEICHER FÜR RHEINLAND-PFALZ Batteriesysteme für Unternehmen Technische Kennzahlen Energiedichte Investitionskosten Einsatzgebiet Leistung 25 bis 200 kwh/kg Wirkungsgrad % Stromgestehungskosten 300 bis / kwh Spitzenlast, Schwarzstartfähig, Minutenreserve => Großtechnisch eher ungeeignet 1 kw bis mehrere MW (modular erweiterbar) ca Cent/ kwh Zyklenzahl bis Entladezeit Selbstentladerate Einsatzorte 1 Stunde bis mehrere Tage 5% pro Jahr unbegrenzt

18 POTENTIELLE STROMSPEICHER FÜR RHEINLAND-PFALZ Batteriesysteme für Unternehmen Herausforderungen Marktreife technisch gegeben, Wirtschaftlichkeit in der Regel noch nicht abbildbar Mangel an Fachkräften mit bereichsübergreifenden Kenntnissen (Batterie- Experten, fehlende Studiengänge/ Ausbildungszweige, etc.) Li-Ionen-Produktion hauptsächlich im asiatischen Markt => Entwicklung heimischer Markt Rohstoffverfügbarkeit => Entwicklung eines Recyclingsystems Chancen Hohes Marktpotential => Hausspeicher für PV-Anlagen Innovative Chemieindustrie für elektrochemische Anwendung vorhanden Gute Forschungsinfrastruktur in Deutschland vorhanden Hohes Kostensenkungspotential Synergieeffekte im Bereich E-Mobility Innovationspotential: Leistung, Energiedichte, Lebensdauer, Einsatzgebiete, Bauart

19 POTENTIELLE STROMSPEICHER FÜR RHEINLAND-PFALZ Power-to-Gas» Stand: 11 Anlagen deutschlandweit in Betrieb viele im Forschungsstadium => Bsp. zeitlich begrenzte Power-to-Gas-Anlage in Morbach Bsp. kommerziell genutzte Anlage Audi-Werke Welte (SolarFuel) Geplante Anlagen im Energiepark Mainz und am PFI in Pirmasens» Player: Stadtwerke Mainz AG, Thüga AG, Gasag Linde AG, Siemens AG, SolarFuel PFI, TSB, ZSW, Fraunhofer ISE Quelle: www-energiepark-mainz.de

20 POTENTIELLE STROMSPEICHER FÜR RHEINLAND-PFALZ Power-to-Gas Technische Kennzahlen Stromgestehungskosten Wirkungsgrad Einsatzgebiet Leistung Energiedichte Entladezeit Selbstentladerate Einsatzorte Ca. 50 Cent/ kwh % (Strom Gas Strom) % (Strom Gas) Langzeitspeicher, Spannungsregulierung kw bis GW-Bereich Wh/kg oder Wh/l Sekunden bis Tage 0 bis 1% pro Tag unbegrenzt

21 POTENTIELLE STROMSPEICHER FÜR RHEINLAND-PFALZ Power-to-Gas Herausforderungen Technische Marktreife gegeben, Wirtschaftlichkeit derzeit noch nicht gegeben Geringer Gesamtwirkungsgrad => Forschungsaktivitäten (Elektrolyse) H 2 Limitierung im Gasnetz Methan: höhere Energieverluste, CO 2 -Quelle erforderlich Aktueller Rechtsrahmen erlaubt keinen wirtschaftlichen Betrieb der Anlagen EEG gibt keinen Anreiz um überschüssigen EE-Strom zwischenzuspeichern Chancen Großes Speichervolumen (Gasnetz, Kavernen) Effizienter Energietransport durchs Gasnetz Verknüpfung zu anderen Technologien (Mobilität, Heizen, Strom) Gute Forschungsinfrastruktur vorhanden

22 POTENTIELLE STROMSPEICHER FÜR RHEINLAND-PFALZ Power-to-Gas» Transportleistung von 1 GW im Vergleich Entspricht der Leistung eines Großkraftwerkes oder der Spitzenleistung von 200 Windrädern Quelle: E.ON

23 BEISPIELE VON STROMSPEICHERN Pumpspeicherkraftwerk» Stand: 36 PSW in Deutschland: ca. 6,5 GW Leistung und ca. 40 GWh Speicherkapazität 2 PSW in Rheinland-Pfalz (Kraftwerk Kanzem - Saar, Kraftwerk Dhrontal) 2 PSW in RLP geplant (Niederheimbach Rhein, Schweich Mosel)» Player: Stadtwerke Trier, Stadtwerke Mainz RWE Quelle: isea RWTH AACHEN &

24 POTENTIELLE STROMSPEICHER FÜR RHEINLAND-PFALZ Pumpspeicherkraftwerk Technische Kennzahlen Entladezeit 4 bis 10 Stunden Energiedichte 0,35 bis 1,12 kwh/m³ Einsatzgebiet Spitzenlast, Schwarzstartfähig, Minutenreserve Leistung 2,3 MW bis MW (in Dt.) Wirkungsgrad % Stromgestehungskosten Ca. 10 Cent/ kwh Investitionskosten 100 bis 500 je kwh Output Selbstentladerate 0 bis 0,5% pro Tag Zyklenzahl unbegrenzt

25 POTENTIELLE STROMSPEICHER FÜR RHEINLAND-PFALZ Pumpspeicherkraftwerk Herausforderungen Begrenzte Standortmöglichkeiten Genehmigungshürden aufgrund massiver Eingriffe (Umweltschutz, etc.) Akzeptanz in der Bevölkerung Häufig große Entfernung zu den Lastzentren Chancen Fachkräfte vorhanden Langjährig erprobte Technologie Entwicklung neuer Geschäftsmodelle (Regelenergiemarkt) Leistungsfähig und zuverlässig Hoher Speicherwirkungsgrad Innovationspotential: Altbergbau unter- und übertage

26 GLIEDERUNG NOTWENDIGKEIT VON STROMSPEICHERN ÜBERBLICK STROMSPEICHERTECHNOLOGIEN POTENTIELLE STROMSPEICHER FÜR RHEINLAND-PFALZ FAZIT

27 FAZIT Investitionsentscheidung für ein spezielles Speichersystem Investitionsentscheidung Anwendungsbereich Marktentwicklung Technologie Regulatorisches Umfeld Geschäftsmodelle Sicherheit Marktakzeptanz Lebensdauer/ Alterungsverhalten Quelle: StoREgio

28 VIELEN DANK FÜR IHRE AUFMERKSAMKEIT Kontakt Energieagentur Rheinland-Pfalz GmbH Trippstadter Straße Kaiserslautern Telefon: Ansprechpartner Dr. Ralf Engelmann Referent für Erneuerbare Energien