Lastmanagement im Gewerbe

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1 2. SolarForum Baden-Württemberg Energiewende für den Mittelstand Lastmanagement im Gewerbe Martin Steurer Rationelle Energieanwendung (IER),, Stuttgart

2 Rationelle Energieanwendung (IER) Professoren: Energiewirtschaft und Energiesysteme (Direktor): Prof. Dr.-Ing. Kai Hufendiek Effiziente Energienutzung: im Berufungsverfahren Energie und Umwelt: Prof. Dr.-Ing. Rainer Friedrich Energiesystem- und Technikanalyse: PD Dr.-Ing. Markus Blesl Rund 40 Mitarbeiter und Doktoranden Graduierten- und Forschungsschule Effiziente Energienutzung Stuttgart (GREES) Das IER unterstützt die Gestaltung eines zukunftsfähigen nachhaltigen Energiesystems mit seinen Teilsystemen Strom, Wärme/Kälte und Mobilität. 2

3 Gliederung Ausgangssituation und Motivation Lastmanagement Potenzialanalyse Systemrelevanz Realisierung Fazit 3

4 Klimaschutz- und Energieziele der Bundesregierung Quelle: Prognos/EWI/GWS 2014, Zielszenario THG-Emissionen -80/95 % Anteil EE 60 % (Strom 80 %) Endenergie -50% THG Treibhausgas ; EE Erneuerbare Energien Herausforderung der sicheren und kosteneffizienten Integration hoher Anteile erneuerbarer Energien Bedarf nach Flexibilität auf allen Ebenen 4

5 Flexibilitätsoptionen im Strommarkt Erzeugung Netz & Verbraucher Speicher Power-to-X Wind offshore Einspeisemanagement Ausland Ausbau Grenzkuppelstellen Zentrale Speicher Hydraulische Speicher Konv. Großkraftwerke Flexibilisierung Neubau Zentrale Strukturen Verteilte Strukturen Konv. Kleinkraftwerke + Biomasse Flexibilisierung Nicht regelbare EE (PV, Wind onshore) Einspeisemanagement Übertragungsnetz Netzausbau Moderne IKT für smart grids/smart energy Verteilnetze Netzausbau Zentrale Speicher Hydraulische Speicher Druckluftspeicher Power-to-Gas Dezentrale Speicher Elektrische Speicher Thermische Speicher (Power-to-Heat) Gasnetz Wärme IKT Informations- und Verbraucher Chemische Speicher Kommuni- Lastmanagement kations- technologie; EE Erneuerbare Energien 5

6 Chancen durch Lastmanagement (Systemsicht) Flexible Stromverbraucher können genutzt werden, um die Stromnachfrage an das Angebot am Strommarkt anzupassen Systemdienstleistungen bereitzustellen Netze zu entlasten Dadurch können die Systemkosten gesenkt werden: Quelle: Swissgrid - Reduktion der Investitionen in Energieinfrastruktur (Speicher, Kraftwerke, Netze) - Reduktion der Systembetriebskosten (Systemdienstleistungen, Kraftwerkseinsatz) CAPEX OPEX 6

7 Chancen durch Lastmanagement (Betriebssicht) Anreize alte Energiewelt : Optimierung der betrieblichen Spitzenlast Verringerung des Leistungspreises (bisher statisch) Nutzung von Sonderformen der Netznutzung (z.b. 19 StromNEV) Eigenverbrauchsoptimierung In System mit hohem Anteil EE eher nicht systemdienlich ggf. systemdienlich Vermarktung am Spotmarkt (Day-Ahead, Intraday) Vermarktung als Systemdienstleistung (z.b. Regelenergie) systemdienlich Vermarktung als Netzdienstleistung (noch keine Produkte!) Anreize neue Energiewelt : überbetrieblicher, systemdienlicher Einsatz 7

8 Gliederung Ausgangssituation und Motivation Lastmanagement Potenzialanalyse Systemrelevanz Realisierung Fazit 8

9 Fragestellungen im Bereich Lastmanagement 1? Potenzialanalyse Die Nachfrageseite ist heterogen. Schwerpunkt heute Welche Stromanwendungen eignen sich für eine Flexibilisierung? Wie lässt sich eine Merit Order der Lastmanagementoptionen ermitteln? 2? Systemrelevanz Lastmanagement könnte ein wichtiger Baustein der Energiewende werden. Welchen Beitrag kann es tatsächlich leisten (auch im Vergleich mit Alternativen)? Welche Einflussfaktoren spielen dabei eine Rolle? 3? Realisierung Aus Systemsicht sinnvolle Potenziale werden häufig nicht realisiert. Welche Hemmnisse können aus Sicht der Akteure bestehen? Was sind sinnvolle Maßnahmen zur Überwindung dieser Hemmnisse? 9

10 1 Potenzialanalyse Schaltbare Anlagen im Gewerbebereich Lüftungsanlagen Klimatisierungsanlagen Kälteanlagen (mit Puffer) Rührwerke/Mischer/Mühlen Pumpen Ladestationen (Stapler) Wärmebäder (z.b. Galvanik) Wärme- und Schmelzöfen Granulattrocknungen Elektrische Raumheizungen/Wärmepumpen Nach Schreijäg, EnBW 10

11 1 Potenzialanalyse Welche Stromanwendungen eignen sich für eine Flexibilisierung? Vier Kriterien: 1. Verschiebbare Leistung (möglichst hoch) Kann auch über Pooling erreicht werden 2. Verfügbarkeit (möglichst hoch) Saisonaler, unterwöchiger und untertägiger Einfluss Mögliche Häufigkeit und Dauer des Abrufs 3. Erschließungsaufwand (möglichst niedrig) Notwendige Informations- und Kommunikationstechnik Ggf. Investitionen in zusätzliche Flexibilität (z. B. Stoff-/Wärme-/Kältespeicher) 4. Nutzungsaufwand (möglichst niedrig) Beeinflussung von Produktion oder Komfort Effizienzeinbußen, Materialverschleiß, Personalaufwand Konkrete Anforderungen abhängig von Art des Einsatzes (Intraday-Markt, Day- Ahead-Markt, Systemdienstleistung, Netzdienstleistung Verteilnetz) 11

12 1 Potenzialanalyse Einordnung flexibler Stromanwendungen Anwendungsbereich Technisches DSI-Potenzial DSI-Potenzial je Standort Erschließung saufwand Anwendungsart Verfügbarkeit Nutzungsaufwand Branchenspezifische Produktionsprozesse Stromintensive Industrie (z. B. Metallerzeugung, Papier, Zement, Chemie) Sonstige Industrie (z. B. Kommunalwirtschaft, Nahrungsmittelindustrie) 3-5 GW el Sehr hoch Hoch i. d. R. hoch (3-Schicht- Betrieb) Je nach Betriebsweise i. d. R. DSI- System vorhanden Relativ geringer spez. Aufwand Prozessbeeinträchtigung Prozessbeeinträchtigung Querschnittstechnologien (z. B. Lüftung, Klimatisierung, Kühlung, Wärmepumpe) Große Betriebe in Industrie und Gewerbe (z. B. Fahrzeug- u. Maschinenbau) Mittelgroße Betriebe in Industrie und Gewerbe (z. B. Bürogebäude, Hotels) Kleine Betriebe in Industrie und Gewerbe, Haushalte GW el Hoch Eher niedrig Kleinteilig Je nach Betriebsweise, Witterung Je nach Betriebsweise, Witterung Je nach Betriebsweise, Witterung Relativ geringer spez. Aufwand Heute relativ hoher spez. Aufwand Heute hoher spezifischer Aufwand Idealerweise keine Beeinträchtigung Idealerweise keine Beeinträchtigung Idealerweise keine Beeinträchtigung Technisches DSI-Potenzial Potenzial für Herunterregeln der Last mit späterem Nachholen in Deutschland Grün günstig; Orange bedingt günstig; Rot ungünstig für DSI-Nutzung DSI Demand Side Integration 12

13 1 Potenzialanalyse Kosten-Potenzial-Kurve DSI-Potenzial Technisches Potenzial für Herunterregeln der Last mit späterem Nachholen DSI Demand Side Integration 13

14 2 Systemrelevanz Welchen Beitrag kann die Nachfrageseite zur Energiewende leisten? Vielfältige Wechselwirkungen und Einflussfaktoren erfordern ganzheitliche Betrachtung Methodischer Ansatz: Integrales fundamentales Optimierungsmodell E2M2s Input Lastmanagement: Kosten-Potenzial-Kurve Beispielhaftes Ergebnis für 80 %-Anteil erneuerbarer Energien am deutschen Strommix: DSI Demand Side Integration 14

15 3 Realisierung Was ist für die Potenzialrealisierung zu tun? Um sinnvolle Potenziale zu realisieren, werden alle nutzengerechten Erlösquellen benötigt. Demand Side Integration: Flexibilität für Bilanzausgleich Angebot/Nachfrage Weitgehend im heutigen Marktrahmen möglich Allerdings: bisher wenig Nutzung Systemdienstleistungen Weiterentwicklung Lastabschaltverordnung Weiterentwicklung Regelenergieprodukte Netzentlastung Einrichtung einer netzseitigen Lastbeeinflussung (Zu- und Abschaltung) auf allen Spannungsebenen Umsetzung Netzampelkonzept Grundvoraussetzung: Moderne IKT, Echtzeitinformation und Standardisierung IKT Informations- und Kommunikationstechnologie 15

16 Gliederung Ausgangssituation und Motivation Nachfrageseitige Flexibilität Potenzialanalyse Systemrelevanz Realisierung Fazit 16

17 Fazit Die Flexibilisierung der Nachfrageseite (Demand Side Integration) ist ein wesentlicher Bestandteil einer kosteneffizienten Energiewende GW el verschiebbare Leistung Kann zu jährlichen Systemkosteneinsparungen bis zu ½ Milliarde Euro beitragen Ordnungsrahmen: Vor allem Weiterentwicklungen notwendig, um Demand Side Integration für Netzentlastung und Systemdienstleistung nutzbar zu machen Entwicklungsbedarf: Elemente zum Aufbau eines Smart Energy Systems (z. B. IT-Plattformen, dezentrale Energiemanagementsysteme mit entsprechenden Schnittstellen) Standardisierung um Erschließungskosten im Bereich der Kleinverbraucher zu senken 17

18 Vielen Dank! Kontakt: Dipl.-Ing. Martin Steurer Heßbrühlstr. 49a Stuttgart Telefon: