WIRTSCHAFTLICHKEIT UND SYSTEMNUTZEN VON UNTERSCHIEDLICHEN EINSATZ- KONZEPTEN FÜR POWER-TO-HEAT UND POWER-TO-GAS

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1 WIRTSCHAFTLICHKEIT UND SYSTEMNUTZEN VON UNTERSCHIEDLICHEN EINSATZ- KONZEPTEN FÜR POWER-TO-HEAT UND POWER-TO-GAS Konferenz für Nachhaltige Energieversorgung und Integration von Speichern (NEIS 2014) 18. & 19. September 2014 in Hamburg Christine Brandstätt, M.Sc. Max Fette Ergebnisse aus dem Forschungsprojekt MuGriSto 1

2 Agenda Forschungsprojekt MuGriSto Modellaufbau Ergebnisse Abhängigkeiten von: Letztverbraucherabgaben (P2H und P2G) Zuschlägen (KWK) Spotmarkt-Preisen 2

3 Residuallast [GW] Hintergrund Forschungsprojekt MuGriSto 80 Quelle: Krzikalla et al TWh TWh Jahresstunden Multi Grid Storage - Analyse der Maßnahmen zum Ausgleich unflexibler Stromerzeugung durch Verknüpfung der Strom-, Gas- und Wärmeversorgung Gefördert im Rahmen der 3

4 Wärme Untersuchte Speicherketten Stromüberschuss Wärmepumpe Elektrokessel Elektrolyseur Wärme H 2 Wärmenetz eingespartes Gas (virtueller Energiefluss) H 2 Methanisierung CH 4 Gaskessel KWK-Anlage eingespartes Gas (virtueller Energiefluss) Gasnetz H 2 KWK-Anlage CH 4 Wärmebedarf mit -speicher Wärme Stromunterdeckung 4

5 Modelaufbau am Beispiel der Wärme-Kette Input Berechnung Wärmelastverlauf Strompreisverlauf KWK Elektrokessel Wärmespeicher Gaskessel zeitschrittgenaue Optimierung technische & wirtschaftliche Anlagenparameter Einsatzplan energiewirtschaftlicher Rahmen Output Anlagenauslegung Wirtschaftlichkeit Systemdienlichkeit 5

6 Wärmeerzeugungskosten [ct/kwh] Anzahl der Stunden im Jahr mit diesem Börsenstrompreis [h/a] Beziehung: Wärmeerzeugungskosten zu Strompreis Input: ohne EEG-Umlage, mit KWKG-Zuschlag WP: 8700h Elektrokessel: 94h KWK: 3800h Börsenstrompreis [ ct/kwh] 0 Anzahl Stunden Wärmepreis, Elektrokessel Wärmekosten, KWK Referenz-Wärmepreis (Gaskessel) Wärmepreis, Wärmepumpe (cop=3.5) 6

7 heat load / / power Output [kw] Cost of electricity [Cent/kWh] Einsatzplan (beispielhafte Wärmekette) , , , , , , ,00 0 day 1 day 2 day 3 day 4 day 5 Supply from P2H P2H heat to store Supply from CHP CHP heat to store Supply from Heat Store Supply from Gas Boiler heat load electricity price 0,00 7

8 Ergebnisse Modelldurchläufe über ein Jahr, Fokus auf: Letztverbraucherabgaben und KWKG-Zuschlag zukünftige Spotmarktpreise (Regelenergiemärkte in Arbeit) vergleichende Darstellung der Volllaststunden Momentan werden nur variable Betriebskosten betrachtet, fixe Kosten (inkl. Investition) werden noch nicht berücksichtigt Inputwerte, Referenzszenario: Wärmelast: Spitze bei 20MW, KWK: 5 MW th, WP: 2MW el, JAZ: 2,8 oder EK: 2MW el, JAZ: 0,99 Wärmespeicher: 30MWh Spotpreise Rahmenbedingungen: 8

9 Betriebsstunden Referenzszenario, Power to Heat 9

10 Elektrokessel: Variation der Letztverbraucherabgaben 10

11 Elektrokessel: Variation der Letztverbraucherabgaben Durch Einsatz des Elektrokessels bedingte Reduzierung der Volllaststunden 11

12 Mögliche zukünftiger Spot-Preise 13

13 Elektrokessel: Prognose zukünftiger Spot-Preise Mögliche Veränderung in der Zukunft 14

14 Wärmepumpe: Variation der Letztverbraucherabgaben 15

15 Wärmepumpe: Variation der Letztverbraucherabgaben Ohne WP Ohne WP 16

16 Wärmepumpe: Prognose zukünftiger Spot-Preise 18

17 KWK: Variation der KWKG-Vergütung 19

18 KWK: Variation der KWKG-Vergütung Ohne WP Ohne WP 20

19 KWK: Prognose zukünftiger Spot-Preise 22

20 Betriebsstunden Referenzszenario, Power to Gas 23

21 Power to Gas: Variation der Letztverbraucherabgaben Speicher- & Biogas () Speichergas () Biogas () 24

22 Power to Gas: Prognose zukünftiger Spot-Preise Speicher- & Biogas () Speichergas () Biogas () 26

23 Wärmeerzeugung in Abhängigkeit vom Spotpreis Tage 27

24 VIELEN DANK FÜR IHRE ZEIT UND IHRE AUFMERKSAMKEIT. Bitte stellen Sie gerne noch Fragen. Max Fette Abteilung Energiesystemanalyse (ehem. Bremer Energie Institut) Fraunhofer IFAM +49 (0)