dena-netzflexstudie Multi-Use von Flexibilitäten senkt die Kosten der Energiewende

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1 dan_prat, dena-netzflexstudie Multi-Use von Flexibilitäten senkt die Kosten der Energiewende Hintergrund Forderung: Die regulatorischen Rahmenbedingungen anpassen Im Zuge der Energiewende steigt der Bedarf an Speichern und anderen Flexibilitätsoptionen, wie zum Beispiel dem Lastmanagement und Power-to-X-Technologien. Während der mittel- bis langfristige Ausbau von Speichern und anderen Flexibilitäten für die Bereitstellung netzdienlicher Flexibilität unumstritten ist, werden derzeit Netzengpasssituationen in den meisten Fällen durch Netzausbau gelöst. Gleichzeitig gibt es eine zunehmende Anzahl von Privathaushalten und Unternehmen, die in den Aufbau von Flexibilitäten aus verschiedensten Gründen investieren. Die Ergebnisse der dena-netzflexstudie zeigen, dass der Einsatz von Flexibilitäten ein wichtiger Baustein ist, um die Energiewende möglichst kostengünstig umzusetzen. Es existiert eine Vielzahl unterschiedlicher Anwendungsfälle und Kombinationsmöglichkeiten für Multi-Use, die Potenziale zur Kostenreduktion haben. Die maßgebliche Herausforderung besteht darin, einen regulatorischen Rahmen zu schaffen, der eine Umsetzung der volkswirtschaftlich günstigsten Lösung erlaubt und geeignete Anreize für Multi-Use bietet. Untersuchungsgegenstand: Multi-Use von Flexibilitäten Vor diesem Hintergrund hat die dena in ihrer Netzflexstudie das Potenzial von Flexibilitätsoptionen analysiert, die bereits in Betrieb sind oder ohnehin derzeit entstehen. Im Fokus der dena- Netzflexstudie steht die Frage, inwieweit Flexibilitätstechnologien durch die Kombination mehrerer Anwendungen (Multi-Use) nicht nur betriebswirtschaftlich, sondern darüber hinaus netzdienlich optimiert genutzt werden können. Zusätzlich untersucht die Studie, welche rechtlichen und regulatorischen Rahmenbedingungen für Multi- Use erforderlich sind. Flexibilitätstechnologien: Technologien zur Stromspeicherung und Technologien zur Veränderung der Stromerzeugung oder des Stromverbrauchs Die Studie unterscheidet drei Anwendungsarten aus Sicht des Anlagenbetreibers: nutzerbezogene Anwendung marktorientierte Anwendung netzdienliche Anwendung dena-netzflexstudie 1

2 Ergebnisse & Kernaussagen der Studie (I) Folgende Kernaussagen lassen sich aus den modellierten Fallbeispielen der dena-netzflexstudie ableiten: Multi-Use für Flexibilitäten steigert die Wirtschaftlichkeit Vernachlässigt man die aktuellen regulatorischen Rahmenbedingungen, können die Anlagenbetreiber mit Multi-Use in vier der sechs Cases ihre Strombezugskosten reduzieren oder ihre betriebswirtschaftlichen Erlöse erhöhen. Das zeigt sich zum Beispiel beim Smart-Neighbourhood-Konzept: Der Anlagenbetreiber nutzt den Quartierspeicher nicht nur dazu, den eigenen Strombedarf zu reduzieren, sondern auch für das Spotmarkt- Trading. Dadurch verbessert sich sein betriebswirtschaftliches Ergebnis um 60 Prozent. Zusätzlich könnte der Anlagenbetreiber in dem genannten Case weitere Erlöse über die Vermarktung des Quartierspeichers in der Primärregelleistung erzielen. Multi-Use kann den Netzausbau im Verteilnetz optimieren Multi-Use kann Netzausbaukosten im Verteilnetz senken. In fünf von sechs Cases stellt die netzdienliche Anwendung der Flexibilität im Zuge des Multi-Use eine kostengünstigere Variante dar als der konventionelle Netzausbau mittels gängiger Technologien (z. B. Kabel, Freileitungen oder auch innovative Technologien, wie z. B. regelbare Ortsnetztransformatoren). Multi-Use optimiert Netzausbaukosten % % Multi-Use senkt Strombezugskosten 0 Single-Use (Mobilität) Multi-Use (zus. SpotmarktTrading) Im Fallbeispiel E-Mobility-Prosumer (Case I) können die Strombezugskosten am Spotmarkt um 48 % gesenkt werden. netzdienlicher Multi-Use Kritische Netzsituationen, die eine Anpassung der Fahrweise der Flexibilität erfordern, treten nur sehr selten auf. Kommt es zu kritischen Netzsituationen, kann bereits durch wenige temporäre Anpassungen der Betriebsweise der Flexibilitäten Netzausbaubedarf vermieden werden. Im Durchschnitt liegt der Anteil an kritischen Netzsituationen, die eine Anpassung der Fahrweise der Flexibilität erfordern, in Abhängigkeit vom gewählten Stützjahr im Durchschnitt zwischen 1,8 % und 3,5 %. Multi-Use erhöht betriebswirtschaftliche Erlöse Single-Use (vermiedene Bezugskosten Gas) Betriebswirtschaftlich optimale Fahrweise auch bei netzdienlichem Multi-Use fast immer gegeben +37 % Multi-Use (zus. Regelleistungsbereitstellung) Erlöse in Tausend intelligente Netztechnologie Im Fallbeispiel progressiver Eigenoptimierer (Case III) senkt ein netzdienlicher Multi-Use die Kosten des erforderlichen Netzausbaus im Verteilnetz um 59 % ggü. konventionellen Netzausbaumaßnahmen und um 21 % ggü. der günstigen intelligenten Lösung. -48 % 20 konventioneller Netzausbau % % % 800 Im Fallbeispiel Konzepte der Sektorenkopplung (Case IV) können die Erlöse um 37 % erhöht werden. Zeitpunkte mit rein marktorientierter Fahrweise Zeitpunkte mit Einschränkung der Fahrweise aufgrund netzdienlichem Verhalten Im Fallbeispiel Smart-Neighbourhood-Konzepte (Case II) führt ein netzdienlicher Multi-Use in maximal 2 % der Zeitpunkte eines Jahres zu einer Einschränkung des marktorientierten Anlagenbetriebs. dena-netzflexstudie 2

3 Eine netzdienliche bzw. netzverträgliche Fahrweise der Flexibilität hat nur geringe betriebswirtschaftliche Auswirkungen. Da netzbedingte Anpassungen der Flexibilität zeitlich nur sehr selten erforderlich sind, sind die Auswirkungen auf die betriebswirtschaftlich optimale Fahrweise gering. In der Studie wurden die Strombezugskosten bzw. die Vermarktungserlöse einer rein betriebswirtschaftlich optimierten Fahrweise denen einer zusätzlich netzdienlichen Fahrweise gegenübergestellt. Das Ergebnis ist, dass die Strombezugskosten bzw. die Vermarktungser löse in allen Cases weniger als zwei Prozent voneinander abweichen. Durch einen Ausgleich dieser geringen betriebswirtschaftlichen Auswirkungen könnte bereits ein Anreiz für Anlagenbetreiber geschaffen werden, sich netzdienlich zu verhalten. Ausgleich geringer betriebswirtschaftlicher Verluste setzt Anreiz für netzdienlichen Flexibilitätseinsatz Differenz = 0,01 % der Erlöse 185 Differenz = 0,01 % der Erlöse Differenz = 0,04 % der Erlöse ausschließlich marktorientierter Betrieb zusätzlich netzdienlicher Betrieb Fortsetzung folgt auf Seite 5 Im Fallbeispiel On-Site-Speicher (Case VI) führt ein netzdienliches Verhalten nur zu marginal reduzierten Erlösen (0,01 % 0,04 %) für den Anlagenbetreiber. Um einen ökonomischen Anreiz für netzdienliche Flexibilitätsnutzung zu setzen, müssen nur kleine Summen ausgeglichen werden. Case VI On-Site-Speicher MS Case V Reduzierter Netzausbau MS Case I E-Mobility-Prosumer Cas Sma NS NS dena-netzflexstudie 3

4 Beschreibung der Cases Case I Ein E-Mobility-Prosumer im Niederspannungsnetz nutzt sein Elektrofahrzeug primär zum Pendeln. Im Multi-Use wird die Batterie im Auto zusätzlich im Spotmarkt-Trading, zur Regelleistungserbringung und für Netzdienlichkeit eingesetzt. Case II Prosumer, zusammengeschlossen in einer Smart-Neighbourhood im Niederspannungsnetz, minimieren mittels Quartierspeicher (Batterie) gemeinsam ihren Fremdbezug. Trading, zur Regelleistungserbringung und für Netzdienlichkeit eingesetzt. Case III Ein progressiver Eigenoptimierer im Niederspannungsnetz, der neben einer PV-Anlage auch eine Wärmepumpe besitzt, minimiert mit einem Hausspeicher (Batterie) seinen Fremdbezug. Trading, zur Regelleistungserbringung und für Netzdienlichkeit eingesetzt. Case IV Ein Anlagenbetreiber im Hochspannungsnetz vermarktet Wärme und Kraftstoff mittels einer Power-to-Heat-Anlage (Konzept zur Sektorenkopplung). Im Multi-Use wird die Power-to-Heat-Anlage zusätzlich im Spotmarkt-Trading, zur Regelleistungserbringung und für Netzdienlichkeit eingesetzt. Case V Ein Verteilnetzbetreiber im Mittelspannungsnetz reduziert Netzausbau durch Installation und Betrieb eines Speichers. Trading, zur Regelleistungserbringung und für Netzdienlichkeit eingesetzt. Case VI Ein Anlagenbetreiber im Mittelspannungsnetz betreibt On- Site-Speicher auf dem Gelände eines PV-Parks zur Regelleistungserbringung. Trading und für Netzdienlichkeit eingesetzt. HS Case IV Sektorenkopplung Legende Niederspannungsnetz (NS) Mittelspannungsnetz (MS) Hochspannungsnetz (HS) MS se II art Neighbourhood Power-to-Heat-Anlage (P2H) Batteriespeicher Wärmepumpe Umspannwerk/Trafo Case III Eigenopti mierung NS dena-netzflexstudie 4

5 Fortsetzung von Seite 3 Ergebnisse & Kernaussagen der Studie (II) Die Anpassung rechtlicher und regulatorischer Vorgaben ermöglicht eine volkswirtschaftlich optimale Nutzung von Flexibilitäten. Der aktuelle regulatorische Rahmen für den Einsatz von Flexibilitäten ist sehr komplex und heterogen. Relevante Regularien sind nicht zwangsläufig aufeinander abgestimmt und finden sich in einer Vielzahl von Gesetzen und Verordnungen, beispielsweise im EnWG, EEG, KWKG oder der StromNEV, wieder. Es zeigt sich einerseits, dass der bisherige Ordnungsrahmen flexiblen Netznutzern keine geeigneten Anreize und Möglichkeiten bietet, das Netz bedarfsgerecht und zugleich netzverträglich zu nutzen. Andererseits fehlen dem Netzbetreiber hinreichend genaue Instrumente, um Flexibilitäten anzureizen oder zu nutzen. Eine Weiterentwicklung der Netzentgeltsystematik ist wesentlich, um netzdienlichen Flexibilitätseinsatz anzureizen. Primäre Aufgabe der Netzentgelte ist es, die Kosten des Stromnetzes verursachungsgerecht auf die Netznutzer zu verteilen. Derzeit berücksichtigen die starren Preisbestandteile der Netz entgelte nicht die aktuelle Netzsituation und den netzdienlichen Einsatz der Flexibilität. Eine Anpassung der Netzentgelte und die Einführung dynamischer Komponenten in der Netzentgeltsystematik (zeitvariable/lastvariable Entgelte) könnten helfen, Flexibilitäten und damit eine Entlastung der Netzsituation anzureizen. Ein Markt für Flexibilitätsprodukte sollte geschaffen werden. Durch Flexibilitätsprodukte, die durch den Netzbetreiber angeboten und vergütet werden, können Anlagenbetreiber zum netzdienlichen Einsatz ihrer Flexibilität angereizt werden. Der Anlagenbetreiber würde dann eine zusätzliche Entnahme oder Einspeisung vornehmen, obwohl er rein marktorientiert eine andere Entscheidung treffen würde. Durch Weiterentwicklung der Umlagesystematik können ungewollte Steuerungswirkungen beseitigt und ein Einsatz von Flexibilität angereizt werden. Steuern, Umlagen und Abgaben hemmen den Einsatz von Flexi bilitäten und verhindern beispielsweise eine wirtschaftliche Nutzung von Power-to-Heat. Die sogenannten staatlich induzierten Preiskomponenten (SIP) werden in der Regel pro Kilowattstunde erhoben und sind nicht dynamisiert, d. h. sie enthalten keine zeit- oder lastvariablen Preisbestandteile. Eine Anpassung der Umlagensystematik zur Nutzbarmachung bietet daher einen weiteren Ansatzpunkt, um netzdienlichen Multi-Use anzureizen. Generell ist hierbei eine Komplexitätsreduktion z. B. durch eine Zusammenfassung von SIP erstrebenswert. Damit ließe sich die bestehende Unüberschaubarkeit der kumulierten Wirkung der SIP verbessern und leichter prüfen, ob diese die gewünschte energiepolitische Steuerungswirkung entfalten. Die dena-netzflexstudie wurde durch die Deutsche Energie-Agentur GmbH (dena) in Zusammenarbeit mit folgenden Partnern erstellt: Als Forschungspartner wurde das Büro für Energiewirtschaft und technische Planung GmbH (BET) Aachen in Zusammenarbeit mit der Bergischen Universität Wuppertal und der Kanzlei Boos Hummel & Wegerich mit der Durchführung der qualitativen und quantitativen Analysen beauftragt. dena-netzflexstudie 5

6 Handlungsempfehlungen Basierend auf den Ergebnissen der Studie sprechen die Partner der dena-netzflexstudie folgende Handlungsempfehlungen aus: Die Angebotsseite muss aktiviert werden Um Netznutzer zu motivieren, Flexibilitätstechnologien netzdienlich einzusetzen, ist eine Anpassung des regulatorischen Rahmens notwendig. Die Studie identifiziert drei wesentliche Hebel: Dynamisierung der Netzentgeltsystematik durch zeit-/lastvariable Preisbestandteile: Die Netzentgeltsystematik muss weiterentwickelt und dynamisiert werden, damit die Netzkosten verursachungsgerecht verteilt werden und Anreize gesetzt werden, vorhandene Flexibilität für den Netzbetreiber nutzbar zu machen. Einführung von Flexibilitätsprodukten für das Netzengpassmanagement: Flexible Netznutzer sollen die Möglichkeit erhalten, netzdienliche Flexibilitätsprodukte zu vermarkten und so zum Netzengpassmanagement beitragen zu können. Abbau der verzerrenden Wirkung staatlich induzierter Preis bestandteile: Staatlich induzierte Preisbestandteile müssen sektorübergreifend angeglichen werden, um eine verzerrende Wirkung auf den Flexibilitätseinsatz auszuschließen. Der Netzbetreiber muss die Flexibilitäten nutzen können Damit die Netzbetreiber Flexibilitäten netzdienlich nutzen können, müssen drei wesentliche Punkte angefasst werden: Technische Ertüchtigung der Netzbetriebsmittel für den netzdienlichen Flexibilitätseinsatz: Netzbetreiber müssen technisch in der Lage sein, den Flexibilitätsbedarf erkennen, steuern und aktivieren zu können. Beseitigung regulatorischer Benachteiligung im Rahmen der Anreizregulierung: Gleichwertige Behandlung intelligenter Netztechnologien (bspw. Netzzustandsüberwachung) und netzdienlicher Flexibilitätsnutzung gegenüber konventionellen Investitionsmaßnahmen im Rahmen der Netzplanung. Entwicklung von Flexibilitätsprodukten: Es besteht Untersuchungsbedarf bezüglich der optimalen marktorientierten Ausgestaltung der Beschaffung von Flexibilitätsprodukten. Die Regelwerke, die einen Bezug zu Flexibilitäten haben, müssen vereinfacht werden: Die heterogene Regelungslandschaft sollte harmonisiert werden, um Hürden für neue und bestehende Flexibilitäts anbieter und -nutzer abzubauen. ie Durchführung von Praktikabilitätstests zur Erprobung D von Anreizmechanismen für den Einsatz von Flexibilitäten sollte erleichtert werden. Impressum Herausgeber: Deutsche Energie-Agentur GmbH (dena) Energiesysteme und Energiedienstleistungen Chausseestraße 128 a Berlin Tel.: +49 (0) Fax: +49 (0) Konzeption und Gestaltung: Heimrich & Hannot GmbH Druck: Spree Druck Berlin GmbH Alle Rechte sind vorbehalten. Die Nutzung steht unter dem Zustimmungsvorbehalt der dena. Stand 03/2017 Gedruckt auf GALAXI Keramik klima neutral, hergestellt auf der Basis von Holz aus nach haltiger FSC -zertifizierter Waldwirtschaft. dena-netzflexstudie 6