Nachwirkungen der Klimakonferenz in Paris auf den Betrieb von RZ in Deutschland

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1 Nachwirkungen der Klimakonferenz in Paris auf den Betrieb von RZ in Deutschland Staffan Reveman Reveman Energy Academy für Huawei Technologies future thinking 2016

2 Agenda 2 Klimaschutzkonferenz Als Treiber der Dekarbonisierung Status Quo der Dekarbonisierung Perspektiven der Stromversorgung und des Stromverbrauchs Energiewende, volatile Energiequellen und Netzstabilität Energiewendeindex Stromkostenentwicklung Datacenter Luxusstandort Deutschland Chancen und Notwendigkeit der Wärmerückgewinnung und Repowering Case Study: USV mit ppue 1,03 und ROI Fazit ziehen

3 Die wichtigsten Ergebnisse von Paris COP 21 Drei langfristige Ziele: Begrenzung der Erwärmung auf deutlich unter 2 C und Anstrengungen, um eine Begrenzung auf 1,5 C zu erreichen. Erhöhung der Fähigkeit zur Anpassung an den Klimawandel (Resilienz). o Umlenken aller Finanzströme, um sie mit diesen Klimazielen kompatibel zu machen. Gemeinsames Emissionsziel: Globales Ziel von Netto-Null-Treibhausgasemissionen in der zweiten Hälfte des Jahrhunderts, was auch eine globale Dekarbonisierung bis Mitte des Jahrhunderts bedeutet. Nationale Klimaziele: Verbindliche Verpflichtung aller Staaten, ihre Ziele einzureichen und Maßnahmen zu ergreifen, um die Ziele zu erreichen. Nachschärfungsrunden alle fünf Jahre, beginnend Quelle:

4 Entwicklung der CO 2 -Emissionen weltweit seit Quelle: Weltenergierat - Deutschland

5 Entwicklung der Brutto-Stromerzeugung EU in TWh 5

6 6 Der Energiewende-Index von McKinsey bietet alle sechs Monate einen Überblick über den Status der Energiewende in Deutschland.

7 Energiemix in der Stromerzeugung für ausgewählte Länder der EU-28, 2014; Absolutwerte in TWh 7 Quelle: Weltenergierat - Deutschland

9 Strommix des Jahres 2015 (Werte für 2014 in Klammern) Brutto-Stromerzeugung 2015 in Deutschland: 647 Mrd. Kilowattstunden Brutto-Stromverbrauch 2015 in Deutschland: 597 Mrd. Kilowattstunden Quelle: Agora Energiewende und AG Energiebilanzen

10 Stromerzeugung und Verbrauch vom 7. bis 11. April 2016 Datenquelle: 10

11 11 GW

12 Ausbeute 1. Photovoltaikanlagen kommen in Deutschland auf rund 950 Volllaststunden. 2. Windkraftanlagen kommen in Deutschland auf rund Volllaststunden. 3. Das Jahr kommt in Deutschland auf Stunden. 4. Die und 950 Stunden können nicht addiert werden; der Wind weht nicht ausschließlich nachts. 12

13 NETZFREQUENZ IN HERTZ (Hz) 49,7 49,8 49,9 50,0 50,1 50,2 50,3 I I I I I I I NACHFRAGE (VERBRAUCH) ANGEBOT (ERZEUGUNG) 13

14 Netz- und Systemregeln der Übertragungsnetzbetreiber (Deutschland) Zur Vermeidung eines Netzzusammenbruchs durch Unterfrequenz gibt es in Deutschland den 5-Stufen-Plan für den Lastabwurf. Dieser ist in den Netz- und Systemregeln der deutschen Übertragungsnetzbetreiber im Kapitel beschrieben. Für den automatischen Lastabwurf der Stufen 2 bis 4 werden elektronische Frequenzrelais benötigt. Bei Stufe 5 müssen sich alle Kraftwerke automatisch vom Netz trennen; unmittelbare Folge ist ein kompletter Versorgungszusammenbruch. 14

15 Stromerzeugung und Stromverbrauch in Deutschland 8. bis 17. Februar Quelle: Agora-Energiewende

16 Strompreis, Stromerzeugung und Stromverbrauch 8. bis 17. Februar

17 5. März bis 6. April 2016 Erzeugung und Verbrauch 17

18 5. März bis 6. April 2016 Preis, Erzeugung und Verbrauch 18

19 Stromaustausch mit den Nachbarstaaten 2015* (Strommengen in Mio. Kilowattstunden) Physikalische Stromflüsse aus dem Ausland in das Ausland Saldo Frankreich Tschechien Dänemark Österreich Schweiz Schweden Luxemburg Niederlande Polen Quelle: BDEW, Stand: 01/ * vorläufig 19

20 20 REDISPATCH (Netzumverteilungsmaßnahmen) Beginn Ende Kraftwerke Gesamt Energiemenge Richtung Grund ca. Kosten : :00 Rheinhafen-Dampfkraftwerk Karlsruhe 6650 MWh Wirkleistungseinspeisung erhöhen : :00 Rheinhafen-Dampfkraftwerk Karlsruhe 350 MWh Wirkleistungseinspeisung erhöhen : :00 Heizkraftwerk Heilbronn 360 MWh Wirkleistungseinspeisung erhöhen : :00 Vorarlberger Illwerke AG 270 MWh Wirkleistungseinspeisung erhöhen : :00 Rostock 200 MWh Wirkleistungseinspeisung reduzieren : :00 Jänschwalde Rostock 900 MWh Wirkleistungseinspeisung reduzieren : :00 Boxberg Jänschwalde Schwarze Pumpe 1650 MWh Wirkleistungseinspeisung reduzieren : :00 Jänschwalde Rostock Schwarze Pumpe 500 MWh Wirkleistungseinspeisung reduzieren : :00 Heizkraftwerk Altbach/Deizisau 130 MWh Wirkleistungseinspeisung erhöhen : :00 Vorarlberger Illwerke AG 780 MWh Wirkleistungseinspeisung erhöhen : :00 Lippendorf 670 MWh Wirkleistungseinspeisung reduzieren : :00 Gebersdorf GT 142 MWh Wirkleistungseinspeisung erhöhen : :00 Jänschwalde Lippendorf Rostock Schwarze Pumpe 4130 MWh Wirkleistungseinspeisung reduzieren : :00 Heizkraftwerk Altbach/Deizisau 760 MWh Wirkleistungseinspeisung erhöhen : :00 Vorarlberger Illwerke AG 2060 MWh Wirkleistungseinspeisung erhöhen : :00 Rostock 300 MWh Wirkleistungseinspeisung reduzieren : :00 Mehrum 4853 MWh Wirkleistungseinspeisung reduzieren : :00 Boxberg Schwarze Pumpe 4100 MWh Wirkleistungseinspeisung reduzieren Strombedingter Redispatch Strombedingter Redispatch Strombedingter Redispatch Strombedingter Redispatch Strombedingter Redispatch Strombedingter Redispatch Strombedingter Redispatch Strombedingter Redispatch Strombedingter Redispatch Strombedingter Redispatch Strombedingter Redispatch Strombedingter Redispatch Strombedingter Redispatch Strombedingter Redispatch Strombedingter Redispatch Strombedingter Redispatch Strombedingter Redispatch Strombedingter Redispatch

22 Jährliche Investitionen in Erneuerbare-Energien- Anlagen in Deutschland in Mrd. EUR 59 Mrd. 93 Mrd. 22

23 EEG-Umlage Die Umlage schließt Lücke zwischen Börsenerlös und garantierter Vergütung der erneuerbaren. 23

24 24 20 Jahre

26 Durchschnittlicher Strompreise für die Industrie in Cent/kWh (inkl. Stromsteuer) Jahresverbrauch 160 bis MWh (Mittelspannungsseitige Versorgung; Abnahme 100kW/1.600h bis 4.000kW/5.000h) 26

27 Durchschnittliche Steuern und Abgaben für die Industrie in ct/kwh (ohne Stromsteuer) Jahresverbrauch bis 20 Mio. kwh (Mittelspannungsseitige Versorgung; Abnahme 100kW/1.600h bis 4.000kW/5.000h) 27

28 Strompreise Industriebetrieb ohne erstattungsfähige Steuern (1. Hj. 2015) Cent / kwh 28

29 EEG-Strommengen und EEG-Auszahlungen 2000 bis

31 31 Jürgen Trittin hat den Deutschen versprochen, die Energiewende werde sie nicht mehr als eine Eiskugel im Monat kosten. Das waren seine Worte, als er das erste Programm auf den Weg brachte, das jedem, der sich eine Solaranlage aufs Dach oder ein Windrad auf den Acker stellte, Geld garantierte.

32 Bewertung der Standortfaktoren für Rechenzentren in Deutschland im internationalen Vergleich (Befragung) gut schlecht Standardabweichung (±) Arithmetisches Mittel (Ø) n=73 Borderstep Institut Dr. Ralph Hintemann 032

33 DATACENTER LUXUSSTANDORT DEUTSCHLAND DEKARBONISIERUNG STROMKOSTEN- ENTWICKLUNG INNOVATIVE KONZEPTE? LEISTUNGSBEDARF & VERSORGUNGS- SICHERHEIT 33

34 Besonders Server und Storage verlangen mehr Energie Energiebedarf der Rechenzentren insgesamt und ihrer Stromverbraucher in den Jahren 2010 und 2015 sowie die Prognose für 2020 und 2025 (Quelle BMWi 2015, Borderstep, Hintemann) 34 Bild: Hintemann, Borderstep

35 12,0 TWh Strom zu 0,15 pro kwh = 1,8 Mrd. 14,3 TWh Strom zu 0,18 pro kwh = 2,6 Mrd. 16,4 TWh Strom zu 0,21 pro kwh = 3,5 Mrd. 35

36 MERKMAL WÄRMERÜCKGEWINNUNG Alltag in Schweden: Datacenter-Betreiber verkaufen - wirtschaftlich profitabel - Abwärme an die Fernwärmenetze. Fertige und funktionierende Geschäftsmodelle im Einsatz Kompetenz vorhanden. Nur in Stockholm sind 30 Datacenter angeschlossen Fast 300 Fernwärmenetze sind im Betrieb Insgesamt km Fernwärmeleitungen sind vorhanden 50% des Wärmebedarfs in Schweden wird durch Fernwärme gedeckt (in Europa 10 %) BUSINESS SWEDEN 36

37 EUR pro MWh Abwärme Betriebsstunden pro Jahr Beispiel Datacenter in Stockholm, Schweden Verkaufserlös der Abwärme abhängig vom Außentemperatur Hours at OAT normal year Price in EUR per MWh Außentemperatur in Grad C Quelle: Bahnhof Datacenter & Elementica, Stockholm Cent / kwh

38 COP 21 in Paris: Verbindliche Verpflichtung aller Staaten, ihre Ziele einzureichen und Maßnahmen zu ergreifen, um die Ziele zu erreichen

39 Herkömmliche und suboptimale USV-Systeme verursachen... CAPEX ohne IT Stromkosten OPEX Kosten für RZ-Ausfall 15% USV TWh 25% Quelle: Referate und externe Expertise Quelle: Dr.Hintemann, Borderstep Quelle: Emerson & Ponemon Institute 39

40 Belastbare Daten für die Betriebskosten (OPEX) - Wirkungsgrad (Energieeffizienz) vom TÜV gemessen und bestätigt 40

41 DIN EN Informationstechnik - Einrichtungen und Infrastrukturen von Rechenzentren - Teil 2-2: Stromversorgung (deutsche Fassung) 41

42 Verfügbarkeit setzt Qualität voraus, Beispiele: Kondensatoren und Lüfter gehören bei USV-Anlagen zu den s.g. Verschleißteilen und werden bei herkömmlichen USV-Anlagen alle 3 bis 5 Jahre, meistens in Zusammenhang mit vorbeugende Wartungen, kostenpflichtig ausgewechselt. Die Kondensatoren sind meistens für nur 65 C Betriebstemperatur ausgelegt. Huawei setzt 105 C Kondensatoren ein Die Lüfter sind meistens für 3 bis 5 Jahre Dauerbetrieb ausgelegt. Huawei Lüfter werden nach Vorgabe für 10 bis 15 Jahre Gebrauchsdauer entwickelt und gefertigt.

43 Neue USV modernster Technik Alte USV herkömmlicher Technik Reveman Energy Academy - Baden-Baden USV REPOWERING UNTERSTÜTZT DIN ISO Reveman Energy Academy Friedenstrasse 15 D Baden-Baden MESSUNG der USV-ANLAGE zur Energiemanagement nach DIN ISO Gegenüberstellung Bestandsanlage zur Neuinvestition mit Wirtschaftlichkeitsberechnung basierend auf belastbaren Daten für die Neuanlage (TÜV-Messung im Herstellerwerk abzüglich Toleranz) Jahre Wirkleistung der Verbraucher (Last) in kw 165,6 165,6 165,6 165,6 165,6 165,6 165,6 165,6 165,6 165,6 Wirkungsgrad der alten USV in % 92,0% 92,0% 92,0% 92,0% 92,0% 92,0% 92,0% 92,0% 92,0% 92,0% Eingangsleistung der USV in kw 180,0 180,0 180,0 180,0 180,0 180,0 180,0 180,0 180,0 180,0 Verlustleistung der USV in kw 14,4 14,4 14,4 14,4 14,4 14,4 14,4 14,4 14,4 14,4 Energieverlust in kwh pro Jahr bei 8760 h (24 x 365) Stromkosten Jahr 1 pro kwh mit Kostensteigerung in Folgejahre 0,15 0,15 0,15 0,15 0,16 0,16 0,16 0,16 0,16 0,16 Mehrkosten durch USV Verlustleistung pro Jahr (ohne Kühlung) , , , , , , , , , ,28 CoP (coeffizient of performence) für die Kühlung, Faktor (geschätzt) 0, , , , , , , , , , ,28 kwh pro Jahr inkl. Kühlung für die Verlustleistung der USV Mehrkosten durch Verlustleistung pro Jahr (inkl. Kühlung) , , , , , , , , , ,56 Wartungsvertrag - Kosten pro Jahr 1.200, , , , , , , , , , ,00 Batterieaustausch innerhalb 10 Jahre (geschätzt) 0,00 0, ,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 Kunde / Unternehmen / Organisation: Ansprechpartner: Abteilung: Strasse: PLZ / Ort: Aufstellort / Gebäude / Raum: USV-Hersteller (vorhandene USV-Anlage) Mustermann KG Herr Müller Facility Am Bahn Musterstadt Geb. 2 Raum UG5 ABCDE Baureihe: US22 Nennleistung: 300 kva Batterieanlage / Hersteller / Typ / Anzahl / Überbrückungszeit: VLRA xyz Jahrgang: 2007 Messung mit Leistungsmessgerät USV L1 L2 L3 Gesamt Eingangswirkleistung USV Eingang kw 60,0 60,0 60,0 180,0 Ausgangswirkleistung USV (Last) Ausgang kw 55,2 55,2 55,2 165,6 Wirkungsgrad der vorhandene USV-Anlage in Prozent % 92,0% Leistungsfaktor der Last: 0,94 Kapazitive oder induktive Last: kap Batterieaustausch- Wartungs und Stromkosten für die Verlustleistung Saldiert Jahre Wirkleistung der Verbraucher (Last) in kw 165,6 165,6 165,6 165,6 165,6 165,6 165,6 165,6 165,6 165,6 Aktuelle Stromkosten pro kwh am Aufstellort: 0,15 Stromkostenerhöhung pro Jahr: 1% Wirkungsgrad der neuen USV in % 97,0% 97,0% 97,0% 97,0% 97,0% 97,0% 97,0% 97,0% 97,0% 97,0% 97,0% Eingangsleistung der USV in kw 170,7 170,7 170,7 170,7 170,7 170,7 170,7 170,7 170,7 170,7 Messung durch Techniker: Telefon: Verlustleistung der USV in kw 5,1 5,1 5,1 5,1 5,1 5,1 5,1 5,1 5,1 5,1 Energieverlust in kwh pro Jahr bei 8760 h (24 x 365) Mobil: Stromkosten Jahr 1 pro kwh mit Kostensteigerung in Folgejahre 0,15 0,15 0,15 0,15 0,16 0,16 0,16 0,16 0,16 0,16 Mehrkosten Ein rechtsverbindliches durch USV Verlustleistung Angebot pro Jahr (ohne wird Kühlung) auf Anfrage erstellt. Alle Werte 6.729,85 haben 6.797,15 wir gemessen, 6.865,12 abgefragt 6.933,77 oder 7.003,11 berechnet , , , , ,34 CoP (coeffizient of performence) für die Kühlung, Faktor 0, , , , , , , , , , ,10 kwh pro Jahr inkl. Kühlung für die Verlustleistung der USV Mehrkosten durch Verlustleistung pro Jahr (inkl. Kühlung) 8.748, , , , , , , , , ,44 Wartungsvertrag - Kosten pro Jahr 1.000, , , , , , , , , , ,00 Batterieaustausch innerhalb 10 Jahre 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 Investitionskosten neue Anlage mit neuen Batterien (freibleibend zur Budgetzwecke) Investitions- Wartungs- und Stromkosten (Verlustleistung) Saldiert

44 Fazit Die Dekarbonisierung führt zu einem stark veränderten Strommix in Europa. Volatile Energiequellen ohne nennenswerte Speichermöglichkeiten schaffen keine Versorgungssicherheit. Die Netzstabilität wird in Deutschland von kostspieligen Redispatchmaßnahmen (Netzumverteilung) abhängig. Die Stromkosten in Deutschland entwickeln sich im internationaler Vergleich ungünstig - Skandinavien wird davon profitieren - Abwanderung? Abwanderung vermeiden durch... Eine Wärmewende bietet neben weiteren Maßnahmen enormes Kosteneinsparungspotential Wärmerückgewinnung Energiemanagement EN Infrastruktur messen Wirkungsgrade (ppue) ermitteln Repowering USV Gewinnschwelle für Neuinvestition ermitteln Handeln: Verbindliche Verpflichtung aller Staaten, ihre Ziele einzureichen und Maßnahmen zu ergreifen, um die Ziele zu erreichen 44

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46 Kontakt Staffan Reveman Reveman Energy Academy Friedenstrasse 15 D Baden-Baden Telefon: +49 (0) Mobil: +49 (0) Fax: +49 (0) Xing: Alle Urheber-, Eigentums-und Nutzungsrechte für die in dieser Präsentation enthaltenen Informationen, Kontext und Visualisierungen liegen ausschließlich bei Staffan Reveman, sofern nicht ausdrücklich andere Quellenangaben genannt sind. Eine Weitergabe oder Offenlegung auch in Auszügen gegenüber Dritten ist nicht zulässig. 46 Disclaimer of Warranty and Limitation of Liability The information contained herein is believed to be reliable. Reveman Energy Academy does not guarantee the accuracy, validity, timelessness, completeness or suitability of any information or data made available in this document. Reveman Energy Academy disclaims all warranties, expressed or implied, including, but not limited to, warranties of title, non-infringement, merchantability or fitness for a particular purpose. Reveman Energy Academy will not be liable for any damages or injuries arising out of use of any such information or data, including without limitation, damages relating to any error, omission, or in adequacies of information contained herein or for the interpretation thereof.