Möglichkeiten zur Strompreisoptimierung aus der Perspektive eines Forschungsinstituts

Transkript

1 Möglichkeiten zur Strompreisoptimierung aus der Perspektive eines Forschungsinstituts Sulzbach Patrick Selzam Fachgruppe Energieeinkauf Wie können Industrieunternehmen einen Beitrag zur Energiewende leisten und (trotzdem) gleichzeitig ihre Stromkosten senken? Fraunhofer IWES

2 Fraunhofer-Institut für Windenergie und Energiesystemtechnik Bremerhaven und Kassel advancing wind energy and energy system technology Forschungsspektrum: Windenergie von der Materialentwicklung bis zur Netzoptimierung Energiesystemtechnik für die erneuerbaren Energien Mitarbeiter: ca. 480 Jahresbudget: rund 32 Mio. Euro Leitung: Prof. Andreas Reuter, Prof. Clemens Hoffmann Gründung 2009 aus: Fraunhofer-Center für Windenergie und Meerestechnik CWMT in Bremerhaven Institut für Solare Energieversorgungstechnik ISET in Kassel Fraunhofer IWES

3 Energiemanagement aus der Perspektive eines Forschungsinstituts Fraunhofer IWES 3

4 E-Energy - Von den Leuchttürmen in die Fläche Fraunhofer IWES 4

5 Energiemanagement im Haushalt Fraunhofer IWES 5

6 OGEMA - Framework Management agent Time control Applications BEMI Management Auto- Update- Service Price-based Management Resource administration Database administration Devices (represented as Resources) Freezer Micro-CHP Electricity Price Web-Interface Communication drivers Logging KNX Z-Wave IEC61850 MMS OGEMA = Open Gateway Energy Management Alliance Fraunhofer IWES 6

7 Open Gateway Architecture OGEMA-Framework OSGi-Framework Provided by OGEMA for download! Java Virtual Machine Operating System Hardware (embedded) Natürliche Gateways: Smart Meter + Internet-Router Open Source = for free! Fraunhofer IWES 7

8 moma Webportal - Preisprofil Fraunhofer IWES 8

9 moma Webportal - Einsatzplan Fraunhofer IWES 9

10 moma Systemmodell Fraunhofer IWES 10

11 Markt- und Netzmoderator Marktintegration Energielieferant Energiemärkte Kupferplatte Erzeugungskapazitäten Indirekte Steuerung Variabler Tarif Beschaffungsoptimierung Spotmarktoptimierung Netzintegration Verteilnetzbetreiber Energienetze Kupferquerschnitt Transportkapazitäten Direkte Steuerung Pauschaler Anreiz Netzlastmanagement Variable Netzentgelte Fraunhofer IWES 11

12 Berechnung Kundenpreisprofile (moma) 1. Preisprognose DayAhead EEX 2. Lastprognose VNZ Prognose vnne (ggf. auch kritische Punkte innerhalb der VNZ) 3. Prognose individueller Preisprofile 4. Lastprognose Bilanzkreis (BK) inklusive Lastverschiebungen der BEMIs 5. Beschaffung handelt Differenzmengen am Spotmarkt ohne Bilanzkreis-Spekulation (Lastprognose BK - bereits gekaufte Mengen) 6. EEX gibt DayAhead-Preise und gehandelte Mengen bekannt 7. Berechnung individueller Preisprofile 8. Handel am EEX Intraday-Markt aufgrund von genaueren Informationen 9. Berechnung neuer individueller Preisprofile (ggf. nur optional für die Kunden Transparenz) Historische Preisdaten (Ist + Prog.) Kraftwerksdaten (hist. + prog.) Wetterdaten (hist. + prog.) Historische Netzlastdaten (Ist + Prog.) Vertragsdaten Tarifinfos 10. Handel am Yesterday-Markt mit Daten des Vortags Fraunhofer IWES 12

13 Produktentwicklung Kältestrom für Industriekunden Privatkundenproblematik Mengen (Amortisation) Abrechnung Standardlastprofil Eichrecht Smart Meter Win Win Win Situation für Stromlieferant, Netzbetreiber + Kunde!!! Beschaffungsoptimierung Spotmarktoptimierung Netzlastmanagement Variable Netzentgelte Fraunhofer IWES 13

14 Spotmarktoptimierung Einen Tag vor der Lieferung um 12:30 Uhr die Stundenpreise des Spotmarkts auf bekannt gegeben. Diese Preise können bei hoher Windeinspeisung und gleichzeitig geringem Verbrauch auch negativ sein! Fraunhofer IWES 14

15 Spotmarktoptimierung Beispielrechnung Variable Gutschrift Last MW 1,00 Lastverschiebung von blau nach orange Das SOC-Gerät wurde von Uhr und Uhr abgeschaltet. Der Kunde zahlt für den gesamten Strom (blaue und orangene Fläche) den normalen Strompreis (Vollstromversorgung). Stunde Preis Menge Gutschrift 10 42,65 0,00 0, ,97 1,00 48, ,27 1,00 50, ,94 1,00 48, ,80 0,00 0, ,83 0,00 0, ,57 0,00 0, ,95 0,00 0, ,66 1,00 60, ,04 1,00 60, ,62 1,00 52, ,90 0,00 0,00 321,50 Fraunhofer IWES 15

16 Variable Netzentgelte Darstellung VNB Webportal Prognosen dayahead in kw: Netzlast Solar/Wind Speicher KWK Verluste Variable Netzentgelte dayahead in Ct/kWh: (siehe Kapitel 5) Fraunhofer IWES 16

17 Last [kw] vnne [ct/kwh] Last [kw] vnne [ct/kwh] Last [kw] vnne [ct/kwh] Last [kw] vnne [ct/kwh] Last [kw] vnne [ct/kwh] Last [kw] vnne [ct/kwh] Last [kw] vnne [ct/kwh] Gewinner und Verlierer vnne 1,25 1 0,75 0,5 0,25 0 Lastprofil Diskothek Diskothek Tagesverlauf [h] Lastprofil / E-Mobilität Wärmepumpe / E-Kfz 1, ,75 6 0,5 4 0,25 2 Lastprofil Kühlhaus mit EMS Kühlhaus mit EMS 1, , ,5 4 0, Tagesverlauf [h] 2. Tagesverlauf [h] 3. 1,25 1 0,75 0,5 0,25 0 Lastprofil Kühlhaus Kühlhaus Tagesverlauf [h] Lastprofil Büro Büro 1, , ,5 4 0, Tagesverlauf [h] 5. Durchschnittsentgelte [ct/kwh]: Kunde vnne NNE Diff. Disco 2,33 4,70-2,37 WP/E-Kfz 2,50 3,59-1,09 EMS Kühl. 2,77 3,48-0,71 1,25 1 0,75 0,5 0,25 0 Lastprofil Industrie Industrie Tagesverlauf [h] Lastprofil Kantine Kantine 1, , ,5 4 0, Tagesverlauf [h] 7. Kühlhaus 4,00 2,87 1,13 Büro 5,38 3,79 1,59 Industrie 4,88 3,23 1,65 Kantine 7,00 5,19 1,81 Fraunhofer IWES 17

18 Ganzheitliches Energiemanagement Energiemärkte Strom, Gas und Wärme - Terminmarkt (Futures/OTC) - Spotmarkt (Dayahead, Intraday und Dayafter) - Ausgleichsenergie(-markt) - Regelenergiemarkt - Lokale Märkte (lokaler Strommarkt, lokaler Regelenergiemarkt) Anreizsysteme und Strategieansätze - KWKG- und EEG- Einspeisevergütung - Markt- und Flexibilitätsprämie - Variable Netzentgelte und Energielieferpreise - Vermiedene Netzentgelte - Eigenstromoptimierung - Spitzenlastoptimierung Einflussfaktoren und Nebenbedingungen - Anlagencharakteristika (Anfahr-/Abfahrverhalten, etc.) - Wetter-, Verbrauchs- und Erzeugungsprognosen - Erzeuger oder Prosumer - Wärme- oder netzgeführt - Netzgebunden oder Inselnetz - Gasspeicher oder Gasnetz Geschäftsmodelle (resultierend aus den o.g. Kriterien) Marktgetriebene Geschäftsmodelle - Energielieferung (Lieferung an Terminmärkte und Spotmarktoptimierung inkl. Berücksichtigung von Ausgleichsenergie und lokaler Märkte) - Regelenergiebereitstellung (insbesondere positive und negative Minutenreserve; inkl. Berücksichtigung lokaler Regelenergiemärkte) Netzgetriebene Geschäftsmodelle - Netzlastmanagement (Reduzierung von Netzspitzenlasten, Netzverlusten und Netzausbaukosten) - Systemdienstleistungen (Bereitstellung Blindleistung, Notstromlieferung, Unterstützung Frequenzhaltung, etc.) - Beschaffungsoptimierung (betrifft nur Prosumer; Berücksichtigung der eigenen Beschaffungssituation als Verbraucher, z.b. Energielieferpreisen (Markt) und variable Netzentgelte (Netz) ) Kraftwerkseinsatzplanung und Geschäftsstrategie (basierend auf der Smart Grid Philosophie) - Kombination der o.g. Geschäftsmodelle (z.b. die Kopplung von Spotmarkt und Regelenergiemarkt) - Aggregation mehrerer Anlagen (Virtuelle Kraftwerke, Aggregatoren, Schwarmintelligenz, etc.) Fraunhofer IWES 18

19 OGEMA im Büro Fraunhofer IWES 19

20 Strompreisoptimierung aus der Perspektive eines Forschungsinstituts Fraunhofer IWES 20

21 Preisentwicklung Terminmarkt Quelle: EEX Fraunhofer IWES 21

22 Preisentwicklung Spotmarkt Quelle: EEX Fraunhofer IWES 22

23 Entwicklung Spotmarktpreise 08/09 Hinweis: Graphiken zeigen Tagesdurchschnittspreise (2008: Mid 65,8, Vol 20,6 ) Quelle: EEX Fraunhofer IWES 23

24 Entwicklung Spotmarktpreise 10/11 Hinweis: Graphiken zeigen Tagesdurchschnittspreise (2010: Mid. 44,5; Vol. 10,6 ) Quelle: EEX Fraunhofer IWES 24

25 Entwicklung Spotmarktpreise 12/13 Hinweis: Graphiken zeigen Tagesdurchschnittspreise (2012: Mid 42,6, Vol 11,5 ) Quelle: EEX Fraunhofer IWES 25

26 Fragen zur Preisentwicklung der EEX (EPEX) Wo liegen die Spotmarktpreise 2014 und darüber hinaus? Wie sieht das Marktdesign der Zukunft aus? Kapazitätspreise? EEG-Umlage integriert in die Spotpreise? Entwicklung CO 2 -Preise? Bei wie viel Prozent EE (Wind/PV) spreizen sich Termin- und Spotpreise? Terminmarkt: Ist nächstes Jahr ein windreiches oder armes Jahr? Terminmarkt: Weht der Wind dann, wenn er gebraucht wird? Prognose: Risikoaufschläge am Terminmarkt werden steigen! Prognose: Volatilität am Spotmarkt wird steigen! Fraunhofer IWES 26

27 Strategischer Stromeinkauf intergia-handbuch erhältlich unter Fraunhofer IWES 27

28 Risiken beim Stromeinkauf Portfoliomanagement: Terminmarktpreise Langfrist-LG-Prognose Spotmarktpreise Kurzfrist-LG-Prognose Abb.: Risiken bei der Energiebeschaffung (Quelle: BME) Ausgleichsenergiepreise Ist-Lastgang Fraunhofer IWES 28

29 Risiken beim Stromeinkauf (Lastgang-Prognose) Informationen Langfrist-LG-Prognose: - historischer Lastgang - evtl. Berücksichtigung Sondertage - evtl. aktueller Teillastgang - evtl. Prognose Geschäftsentwicklung - etc. Portfoliomanagement: Terminmarktpreise Langfrist-LG-Prognose Spotmarktpreise Kurzfrist-LG-Prognose Informationen Kurzfrist-LG-Prognose: - Wetterdaten - evtl. Kurzfrist-Produktionsplanung - evtl. Fahrplan Erzeuger (z.b. KWK) - etc. Ausgleichsenergiepreise Ist-Lastgang Fraunhofer IWES 29

30 Risiken beim Stromeinkauf (Lastgang-Prognose) Informationen Langfrist-LG-Prognose: - historischer Lastgang - evtl. Berücksichtigung Sondertage - evtl. aktueller Teillastgang - evtl. Prognose Geschäftsentwicklung - etc. Vollstromversorgung: Price Forward Curve* Langfrist-LG-Prognose Spotmarktpreise Kurzfrist-LG-Prognose Informationen Kurzfrist-LG-Prognose: - Wetterdaten - evtl. Kurzfrist-Produktionsplanung - evtl. Fahrplan Erzeuger (z.b. KWK) - etc. Ausgleichsenergiepreise Ist-Lastgang (*siehe auch intergia-handbuch Kap , und 5.3) Fraunhofer IWES 30

31 Strompreisoptimierung durch gezielte Informationen 1. Prüfung des aktuellen Teillastgang 2. Prüfung Verbrauchsanomalien des historischen Lastgangs (z.b. Streik) 3. Prüfung der zukünftigen Geschäftsentwicklung (z.b. Umstellung Schicht) Abb.: Software für Lastgangbepreisung Abb.: Tool für LG-Spektralanalyse (siehe auch intergia-handbuch Kap. 3.2, 3.3 und 5.1) Fraunhofer IWES 31

32 Stromausschreibung Problem: Je länger Stromlieferanten sich an Preisangebote binden müssen, desto höher ist der sogenannte Bindefristaufschlag! Lösung: Preisformeln, z.b.: α Base + β Peak = Angebotspreis (AP) Abb.: Exempl. Zeitverlauf Stromausschreibung (Quelle: BME) Achtung: Preisformeln auf Arbitragefreiheit prüfen, weil sonst unnötige Preisaufschläge kalkuliert werden! Mengenbasierte Preisformeln sind nicht arbitragefrei! Bsp. Mengen-Preisf.: x % OffPeak + Y % Peak = AP Fraunhofer IWES 32

33 Strompreisoptimierung durch Preisformeln 1. Preisformeln bieten Transparenz für die Tranchenbeschaffung 2. Auch vertikale Tranchenbeschaffung mit Preisformeln möglich 3. Preisformeln vermeiden Bindefristaufschläge 4. Preisformeln sorgen für Verursachungsgerechtigkeit beim Pool-Einkauf Abb.: Prinzipskizze horizontale Tranchen Abb.: Prinzipskizze für vertikale Tranchen (siehe auch intergia-handbuch Kap , und 5.2) Fraunhofer IWES 33

34 Indirekte Spotmarktoptimierung Strompreisoptimierung + Beitrag zur Energiewende Fraunhofer IWES 34

35 Energiewende Probleme Sonne und Wind sind fluktuierende Energiequellen Elektrische Energie ist nur bedingt speicherbar teilw. Erzeugung und Verbrauch weit auseinander Lösungsansätze Netzausbau Abschaltbarkeit von EE Speicherung von EE Nutzung von Flexibilitäten* Anreizsysteme Flexibilitäten* benötigen Anreize und Informationen, wann sie ein- bzw. ausgeschaltet werden sollen. Es gibt direkte und indirekte Anreizsysteme: Direkte Anreize (Steuerbefehle, Sperrzeiten, etc.) Indirekte Anreize (Variable Tarife, Variable Netzentgelte, etc.) (*Flexibilitäten sind steuerbare Verbraucher und Erzeuger, z.b. Klimatisierung, Serverraum, Beleuchtung, Wärmepumpe und KWK) Fraunhofer IWES 35

36 Variable Tarife Energiewirtschaftsgesetz EnWG 40 Abs. 5 Energieversorgungsunternehmen haben, soweit technisch machbar und und wirtschaftlich zumutbar, spätestens bis zum 30. Dezember 2010 für Letztverbraucher von Elektrizität einen Tarif anzubieten, der einen Anreiz zu Energieeinsparung oder Steuerung des Energieverbrauchs setzt. Tarife im Sinne von Satz 1 sind insbesondere lastvariable oder tageszeitabhängige Tarife. Ab 2011 sollte jeder Lieferant seinen Kunden einen Variablen Strompreis anbieten können! Trotzdem erhalten weiterhin 99,x % der Stromkunden keinen variablen Tarif, der kurzfristige Preisschwankungen berücksichtigt (Spotmarktoptimierung). Alternative für leistungsgemessene Kunden: Indirekte Spotmarktoptimierung Fraunhofer IWES 36

37 Indirekte Spotmarktoptimierung (ISMO) Lastgangbepreisung bei RLM-Kunden (RLM = registrierende Leistungsmessung) Der Lastgang des vergangenen Jahres wird verwendet für die Lastgangprognose des angefragten Lieferjahres. Die Lastgangprognose multipliziert mit der Price Forward Curve (PFC) ergibt den Strompreis (Energielieferpreis) für das angebotene Lieferjahr. Base Peak OffPeak PFC Price Forward Curve (PFC)*: Kombination aus aktuellen Terminmarktpreisen (Base, Peak, OffPeak für das Lieferjahr) und den Spotmarkt-Stundenpreisen des Vorjahres 8760 Stundenpreise pro Jahr. (*siehe auch intergia-handbuch Kap , und 5.3) Fraunhofer IWES 37

38 Indirekte Spotmarktoptimierung Vorgehensweise Stromkunden erhalten einen günstigeren Energielieferpreis, wenn sie insbesondere dann Strom verbrauchen, wenn die Stundenpreise der Price Forward Curve günstig sind. Wenn beispielsweise ein Kunde 2012 seine Flexibilitäten gemäß den Spotmarktpreisen von 2012 optimiert, wird er 2013 einen günstigeren (fixen) Energielieferpreis für 2014 aushandeln können! Plakatives Beispiel: Lastmanagement (LM) in 2012 Verhandlung Stromliefervertag in 2013 Lieferjahr 2014 mit LM ohne LM Jahresterminmarktpreise 2014 Kunde zahlt in 2014 Peak OffPeak = 70 /MWh; = 40 /MWh 16 ct/kwh (ohne LM) 13 ct/kwh (mit LM) Fraunhofer IWES 38

39 Berechnung der ISMO-Einsparpotenziale Beispiel Pumpe: ca. 800 /a Fraunhofer IWES 39

40 Indirekte Spotmarktoptimierung Umsetzung Die Preisinformationen für den Dayahead-Markt können direkt über die Website kostenlos abgerufen werden. Spotmarktpreise können auch entgeltlich als CSV- oder XML-Datei vom FTP-Server der EEX heruntergeladen werden. Preisampel für den manuellen Verbrauch (Bürozeit 6 21 Uhr) Stunde EEX /MWh 40,99 49,10 51,93 53,28 53,03 53,00 49,98 46,91 42,93 43,10 47,94 52,47 53,06 53,73 52,94 Preis ct/kwh 21,10 21,91 22,19 22,33 22,30 22,30 22,00 21,69 21,29 21,31 21,79 22,25 22,31 22,37 22,29 Fraunhofer IWES 40

41 Thesen zur E-Energy / Smart Grid - Vision 1. Wir müssen bei den RLM-Kunden anfangen Umsetzung der E-Energy-Vision in Büros, Fabriken, etc. 2. Wir müssen die Stromkunden schlau machen damit die Kunden intelligente Strompreisprodukte fordern 3. Variable Tarife sind kompliziert und für Lieferanten schwer umsetzbar ISMO und variable Gutschriften sind kundenfreundlicher und leichter umsetzbar 4. ISMO ist nur ein kleiner, aber wichtiger erster Schritt zur Energiewende Wir denken oft zu technisch und zu viele Schritte im Voraus! Fraunhofer IWES 41

42 Zusammenfassung 1. Flexibilitäten sind der Schlüssel für die Energiewende 2. Kunden bestimmen selbst ihren Strompreis über ihr Verbrauchsverhalten 3. Kunden können Strompreis durch gezielte Informationen optimieren 4. Preisformeln vermeiden Bindefristaufschläge und können noch mehr Wir bieten: Software-Tools zur Berechnung der ISMO-Potenziale Software zur Optimierung der Strompreiskosten Beratung zur Nutzung der Flexibilitäten im eigenen Unternehmen Schulungen zu den Themen Energiemanagement und -einkauf (Projekt) Zukünftig wird derjenige günstige Strompreise erhalten, der sich intelligent verhält! Fraunhofer IWES 42

43 Kontakt Patrick Selzam Fraunhofer IWES, Königstor 59, Kassel, Tel Fax Weitere Informationen unter: Fraunhofer IWES 43