>>> Kurz- bis mittelfristige Marktpotenziale. im gewerblichen Sektor

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1 Kurz- bis mittelfristige Marktpotenziale für Demand Response-Anwendungen im gewerblichen Sektor Dr. Matthias Lange, Dr. Ulrich Focken, Jens Bümmerstede energy & meteo systems GmbH in Zusammenarbeit mit Dr. Marian Klobasa Fraunhofer Institut für System und Innovationsforschung Vernetzungstagung 13. Oktober 2010, Berlin

2 Unternehmensprofil Integration Erneuerbarer Energien in die Stromversorgung Geschäftsfelder Windleistungsvorhersage und Solarleistungsvorhersage Softwareplattform zur Direktvermarktung von Erneuerbaren Energien Virtuelle Kraftwerke: Komplett-Software für Betrieb Forschung und anwendungsnahe Entwicklung BMU: Kombination Wettervorhersagen, Virtuelles Kraftwerk Netz EU-Projekte Hauptsitz in Oldenburg, Zweigstelle in Bremerhaven 25 Mitarbeiter (Meteorologen, Physiker, Informatiker, Energiemarktexperten)

3 Einführung Herausforderungen für Energiesysteme mit einem hohen Anteil an erneuerbaren Energien Volatilität und Unsicherheit steigt, Hohe Flexibilität im Netz ist erforderlich.

4 Allgemeines zum Projekt Beteiligte Unternehmen energy & meteo Systems GmbH Fraunhofer Institut für System und Innovationsforschung Projektzeitraum Beginn: Dezember 2008 Ende: November 2010 Besichtigte Unternehmen 2 Gartenbaubetriebe 3 Kühlhäuser 1 Schöpfwerk 2 Wasserversorgungsunternehmen 2 Recyclingbetriebe Gefördert durch BMU

5 Methode und Vorgehensweise Identifizierung geeigneter Anwendungen Bewertung der relevanten Anwendungen, Identifikation der vielversprechendsten Anwendungen für die Fallstudien. Durchführung von Fallstudien für die vielversprechendsten Anwendungen Hauptziel: Informationen recherchieren über flexible Kapazitäten und verschiebbare Energie, Hindernisse für die Integration, Kosten für die Kontroll- und Kommunikationstechnologien, Implementierung von Kontroll- und Kommunikationstechnologien. Bewertung des Marktpotenzials Gesamtkapazität und regionale Verteilung der relevanten Anwendungen, Auswirkungen auf die Reduktion von Windleistungsprognosefehlern, Analyse der Minutenreserve-Marktpreise.

6 Applikationen und relevante Kriterien Identifizierung geeigneter Anwendungen Kälteanwendungen, Elektrische Heizanwendungen, Mühlen, Pumpen, Beleuchtung. Bewertungskriterien für Demand Response- Anwendungen ausreichend hoher elektrischer Leistungsbedarf der Demand Response-Option auf betrieblicher Ebene sowie auf nationaler Ebene, einfach und leicht kontrollierbarer Prozess, begrenzte Anzahl an Betrieben.

7 Fallstudien: Verschiebepotenzial

8 Leistungsbedarf in der Wasserversorgung Leistungsbedarf und Grundwasserförderung von Wasserversorgungsunternehmen (die 99 größten Versorgungsunternehmen in Deutschland) Grund- Mittlere Spitzen- Anzahl Zonen wasser Pumpleis- last in Unterneh- in m³ tung in kw kw men Zone Küste West 459,752 15, , (DENA-Zone 2) (306,059) (10,481) (20,963) (23) Zone Ost 300,377 10,287 20, Zone Süd 653,496 22,380 44, Summe 1,413,625 48,412 96, mittlere Pumpleistung: rund 50 Prozent der Spitzenlast auf Fallstudien basierend: 20 Prozent der Spitzenlast können temporär verschoben werden.

9 Leistungsbedarf für Kältekompressoren Leistungsbedarf und Kühlraum (Kühlraum > m³) Zonen Anzahl Kühlraumvolu men [m³] Elektrische Spitzenlast [kw] Zone Küste-West 77 5,494,335 43,955 (DENA Zone 2) (50) (3,793,643) (30,349) Zone Ost 38 2,420,667 19,365 Zone Süd ,274,815 82,199 Summe (> 25,000 m³) ,189, ,519 mittlere Leistung erreicht 40 bis 60 Prozent der Spitzenlast, davon ist ein Großteil verlagerbar aus Fallbeispielen: bis zu 40 Prozent der Spitzenlast sind verlagerbar

10 Bewertung des deutschlandweiten Potenzials Branche Anwendung Spitzenlast [MW] Lastverschiebung in % Leistungsklasse [MW] Lebensmittelhandel (Kühlhäuser) Kältekompressoren Wasserversorgung Pumpen Gartenbau Beleuchtung > Recycling Kunststoff Zerkleinerer Recycling Siedlungsabfall Zerkleinerer Metallbearbeitung Papier Industrie Zement Industrie Wärmebehandlungs- öfen Holzstoff (Refiner, Mahlwerk) Rohstoff- und Zementmühlen per location 430 > > Summe > 1400 > 30

11 Kostenrechnung für Demand Response Anbindungskosten Hardware (PC, Schnittstellen), Kommunikation (WLAN/UMTS/Datenleitung), Softwaremodifikation (Lohnkosten), Kosten für Erstanbindung ca bis pro Installation, bei mehr als 100 Installationen ca bis pro Installation, bis pro Installation mit einer Standardlösung.

12 Kostenrechnung für Demand Response Aktivierungskosten abhängig von der Kostenstruktur und der anteiligen Stromkosten, Flexibilität des Produktionsprozesses, Aktivierungskosten nahe Null, wenn Dauer begrenzt ist, Mit Auswirkungen auf den Produktionsprozess könnten die Aktivierungskosten 140 bis mehrere hundert /MWh erreichen

13 Auswirkungen auf die Wind-Integration Wasserversorgung Kühlhäuser Reduzierung der Prognosefehler Day-ahead-Wind-Prognosefehler Reduktion: 7 Prozent (MAE) mit Kühlhäusern, Auf regionaler Ebene ist die Wirkung begrenzt. Zone Spitzenlast [MW] Spitzenlast [MW] Prognosefehlerreduktion Prognosefehlerreduktion Nord-West Ost Süd Total 145

14 Prognosefehlerausregelung mittels Kühlhäuser

15 Nutzung DSM durch Virtuelles Kraftwerk Erhöhung der Last bei Windsstromüberschuss Verringerung der Last bei Windstromdefizit

16 Markteinschätzung für Demand Response Zwei Marketing-Optionen 1. Optimierung der Strombezugskosten an Spotmärkten, 2. Verkauf als Reserveleistung am Minutenreserve-Markt (tertiäre Reserve) durchschnittlicher Preis für positive Reserveenergie: 40 bis 80 /MW pro Tag (die höchsten Zahlungen erfolgten Wochentags von 8 bis 20 Uhr), durchschnittlicher Preis für negative Reserveenergie: 70 bis 200 /MW pro Tag (die höchsten Zahlungen erfolgen Sonntag Nacht), Energie-Preise: > 80 /MWh (beim Verkauf an das Netz), < 25 /MWh (beim Kauf aus dem Netz, auch negative Preise möglich), geringer prozentualer Abruf der Reserveleistung (< 10 Prozent).

17 Fazit - I Identifizierung geeigneter Anwendungen Vielversprechende, mittelgroße Anwendungen konnten identifiziert werden. Die Integration von Demand Response in den Produktionsprozess ist das Haupthindernis für eine schnelle Verbreitung. Die weitere Entwicklung von Demand Response erfordert einen integrierten Ansatz. Demand Response sollte ein weiterer Parameter in der Produktionsplanung werden.

18 Fazit - II Aspekte Kosten und Markt Anfängliche Anbindungskosten weniger als Weiteres Reduktionspotenzial um bis zu 50 Prozent durch Standardisierung. Die verfügbaren Kapazitäten von Demand Response sind begrenzt. Nationale Projekte sollten im Fokus stehen, um so die Windenergie möglichst gut zu integrieren. Der Ausgleich der Windprognosefehler vor allem auf regionaler Ebene sinnvoll, da Prognosegenauigkeit höher, verfügbares DSM-Potenzial regional größer. Entwicklung von Anwendungen sind mit Einkünften aus Reserve- und Spotmarkt z.t. profitabel.

19 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Dr. Ulrich Focken energy & meteo systems GmbH Oldenburg Dr. Marian Klobasa Fraunhofer Institute für System- und Innovationsforschung, Karlsruhe