Projekt Lastmanagement Süddeutschland

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1 Projekt Lastmanagement Süddeutschland Ergebnisse und Schlussfolgerungen Marian Klobasa, Gerhard Angerer, Arne Lüllmann, Marc Olsthoorn, Joachim Schleich Fraunhofer Institut für System und Innovationsforschung ( ISI) Serafin von Roon, Tim Buber, Anna Gruber Forschungsgesellschaft für Energiewirtschaft mbh ( FfE) Im Auftrag der Agora Energiewende und in Kooperation mit den Umweltministerien von Bayern und Baden- Württemberg Berlin Workshop des Kraftwerksforums Flexibilisierung der Nachfrage zur Gewährleistung der Versorgungssicherheit

2 Ausgangslage in Süddeutschland Angespannte Versorgungssituation in Süddeutschland Geplante Abschaltung der Kernkraftwerke 4,9 GW Kernkraft seit 2011 abgeschaltet Weitere Abschaltungen bis 2015 und danach begrenzter Zubau (aktuell Steinkohlekraftwerke in Karlsruhe und Mannheim) Netzausbau frühestens bis 2017, weiterer Bedarf auch danach Zentrale Fragestellung: Beitrag von Lastmanagement zur Versorgungssicherheit in Süddeutschland? Fokus Industrie bzw. Wärmepumpen/Nachtspeicher abgeschaltet Abschaltung geplant (Jahr) Seite 2

3 Studiendesign und Vorgehensweise Studiendesign Regionaler Fokus mit Abbildung der Industriestruktur (Fahrzeugbau/Maschinenbau) Praxisnahe Ergebnisse durch Einbindung sämtlicher relevanter Akteure Einbeziehung Querschnittstechnologien Vorgehensweise: Interviews von 10 Unternehmen und 5 Akteuren aus der Energiewirtschaft Online-Fragebogen zur Umsetzbarkeit von Lastmanagement in Unternehmen, Beteiligung über 280 Unternehmen Auswertungen von Statistiken und Lastmanagementstudien sowie Daten aus 40 Betriebsbegehungen, Hochrechnung der Potenziale Validierung der Ergebnisse in Expertenworkshops und Diskussion mit Unternehmen, Industrieverbänden, Netzbetreibern und Energieversorgern Seite 3

4 Potenzialdefinition Technische Potenziale Leistungsbedarf relevanter Anwendungen als Basis Berücksichtigung technischer Randbedingungen, z.b. Teillast bzw. Speichermöglichkeiten Tageszeitliche und saisonal Verfügbarkeit Realisierbare Potenziale Technischen Potenziale, die ohne größere Einschränkung der Wertschöpfung bzw. Komfort der Unternehmen/Haushalte umgesetzt werden können Umsetzung der realisierbaren Potenzialen hängt von finanziellen Anreizen sowie bestehenden Hemmnissen im Unternehmen ab Potenzialdarstellungen beziehen sich auf realisierbares Potenzial Seite 4

5 Erfahrungen mit Lastmanagement Möglicher Beitrag zur Versorgungssicherheit Reduktion der Spitzenlast Teilnahme Regelenergie Redispatch 50% 45% 40% 35% 30% 25% 20% 15% 10% 5% 0% Bitte geben Sie an, über welche Erfahrungen Ihr Einzelbetrieb/Standort mit dem Thema Lastmanagement verfügt? in % der Antworten, N=97 N.B.: Summe der Prozentsätze >100% weil mehrere Antworten möglich waren 2% 4% 16% 47% 21% 13% 26% Bilaterale Vereinbarungen m. Netzbetreibern Beteiligung am Regelenergiemarkt Genutzt zu einem optimierten Stromeinkauf Reduktion betrieblicher Spitzenlast Geprüft, nicht umgesetzt Sonstige Keine Erfahrungen Quelle: Online-Befragung, Fraunhofer ISI Seite 5

6 Einschätzung zu realisierbaren Potenzialen Weitere Ergebnisse der Befragung Aktivierungsdauer: meist 0,5 2 Stunden, bei 20 % der Befragten über 2 h Vorankündigung: 1. Gruppe: < 1 Stunde 2. Gruppe: > 8 h bis 1 Tag Häufigkeit: bis zu 50 Aktivierungen pro Jahr, bei 10 % der Befragten mehr als 100 Aktivierung Finanzielle Anreize: 15 % der Unternehmen bei 3-5% Stromkosteneinsparung bereit, zusätzlich absolute Höhe relevant Anteil Antworten 100% Realisierbares Potenzial für Abschaltung (in % bei normaler Auslastung) über Durchschnittslast In % der Antworten je Lastkategorie 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% > 100 kw - 1 MW (N=24) > 1 MW - 10 MW (N=44) Durchschnittslast Quelle: Online-Befragung, Fraunhofer ISI > 10 MW MW (N=13) > 15% 11% - 15% 7% - 10% 4% - 6% 2% - 3% < 2 % Seite 6

7 Hemmnisse? Quelle: Online-Befragung Welche Gründe hindern Ihren Betrieb überhaupt oder in größerem Umfang als bisher Lastmanagement zu betreiben? In % der Antworten Technisches Risiko einer Produktionsstörung (N=78) Mögliche Beeinträchtigung der Produktqualität (N=78) Zukünftige Regelungen sind noch nicht bekannt (N=74) 5 Sehr relevantes Hemmniss Überhaupt kein Hemmniss Störung der Arbeitsabläufe (N=83) Regelungen sind zu restriktiv (N=65) Geringe Stromkostenersparnis (N=75) Höhe der notwendigen Investitionen (N=74) Ungewisse Stromkostenersparnis (N=74) Andere Investitionen haben Vorrang (N=80) Zusätzliche Betriebskosten (N=76) Regelungen sind zu kompliziert (N=69) 0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100% Seite 7

8 Welche realisierbaren Potenziale bestehen? Realisierbare Potenziale Technischen Potenziale, die ohne größere Einschränkung der Wertschöpfung bzw. Komfort der Unternehmen/Haushalte umgesetzt werden können Anwendungsbereiche Energieintensive Prozesse Querschnittstechnologien in Unternehmen Wärmepumpen/ elektr. Speicherheizungen Seite 8

9 Realisierbare Potenziale Realisierbare Potenziale Technischen Potenziale, die ohne größere Einschränkung der Wertschöpfung bzw. Komfort der Unternehmen/Haushalte umgesetzt werden können Anwendungsbereiche Energieintensive Prozesse Querschnittstechnologien in Unternehmen Wärmepumpen/ elektr. Speicherheizungen Seite 9

10 Potenziale industrieller Anwendungen Beitrag zu Regelenergie und Redispatch Anwendung max. Leistungsbedarf Verlagerungs-dauer Häufigkeit Ökonom. Potenzial nach AbLaV Zement (Rohmehl- und Zementmühlen 130 MW Bis zu 4 Stunden, z.t. länger mal Ca. 50 MW Papier (Holzschleifer) Min. 90 MW 2 Stunden, z.t. länger mal Ca. 90 MW Chlor (Elektrolyse) 250 MW Ca. 2 Stunden mal Ca. 160 MW Stahl (Elektro-Stahlofen) 200 MW Ca. 2 Stunden mal Ca. 150 MW Summe Ca. 2 Stunden mal MW bisher im Regelenergiemarkt genutzt bisher für optimierte Beschaffung genutzt 76 MW MW Quelle: eigene Abschätzung, Fraunhofer ISI, Potenziale z.t. für optimiert Beschaffung bereits genutzt Seite 10

11 Potenziale industrieller Anwendungen Energieintensive Standorte Quelle: eigene Darstellung Seite 11

14 Abschaltbare Leistung bei Querschnittstechnologien in Süddeutschland Seite 14

15 Lastreduzierungspotenziale von Querschnittstechnologien Seite 15

18 Strom im Wärmemarkt Seite 18

19 Mittlere Tageslast und max. Abschaltleistungen von el.speicherhzg. und WP El. Speicherheizungen Variante 1 Wärmepumpen äquivalente Abschaltdauer 1 Stunde Tagesmitteltemperatur Minimum [MW] Maximum [MW] Minimum [MW] Maximum [MW] -10 C C C Seite 19

20 Einflüsse auf die Verfügbarkeit der Lastflexibilisierungspotenziale Seite 20

21 Werden Anforderungen an gesicherte Leistung erfüllt? Erfüllung der Anforderungen durch flexible Lasten Exakte Prognostizierbarkeit und Verfügbarkeit bei Lasten geringer als bei konventioneller Erzeugung Im Rahmen eines Poolings und bei entsprechenden Rahmenbedingungen können Anforderungen erfüllt werden. Identifizierte Potenziale beinhalten keine Anwendungen von Unternehmen mit einem Strombedarf von weniger als 5 GWh/a. Wahrscheinlichkeit für Bereitstellung der gesamten Leistung bei Lasten ggf. geringer als bei konventioneller Erzeugung, gleichzeitig aber auch Wahrscheinlichkeit für Ausfall der gesamten Leistung geringer => Bereitstellung zumindest eines Anteils der Last mit hoher Wahrscheinlichkeit Seite 21

22 Zeitliche Verfügbarkeit Zu welcher Tageszeit ist das vorher genannte Abschaltpotenzial verfügbar? in % der Antworten, N=86 N.B.: Summe der Prozentsätze >100% weil mehrere Antworten möglich waren Seite 22

23 Übersicht der Lastreduzierungspotenziale Seite 23

24 Anfangsinvestitionen 60% Müssten in/an Ihrem Einzelbetrieb/Standort Investitionen getätigt werden, um das von Ihnen angegebene Lastmanagement-Potenzial abrufen zu können? In % der Antworten, N=86 50% 40% 30% 20% 10% 0% Ja, in erheblichem Umfang Ja, in geringem Umfang Nein Seite 24

25 Kosten bei der Aktivierung 80% Welche Kosten würden bei einer Aktivierung des Lastmanagements anfallen? In % der Antworten, N=82 N.B.: Summe der Prozentsätze >100% weil mehrere Antworten möglich waren 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% Zusätzliche Personalkosten Zusätzliche Materialkosten Kosten durch Produktionsausfall Sonstige Seite 25

26 Kostenvergleich Seite 26

27 Schlussfolgerungen Substantielle Potenziale für Lastmanagement verfügbar Anwendungen im Bereich energieintensive Prozesse und Querschnittstechnologien Potenziale werden z.t für optimierte Beschaffung genutzt Zusätzlich Einbindung in Regelenergie bzw. Redispatch möglich Anforderungen an gesicherte Leistung können insbesondere durch Pooling erfüllt werden Finanzielle Anreize waren bisher nicht ausreichend Passfähige Rahmenbedingungen notwendig Marktrolle für Aggregatoren nicht klar definiert, Umsetzung nur in Kooperation mit Lieferanten möglich; keine Bestrafung für netzdienliches Verhalten Kurze Bereitstellungsdauern, kurze Auschreibungszeiträume und niedrige minimale Leistungen erhöhen das Potenzial für flexible Lasten Flexible Lasten können zusätzlicher Baustein bei Bereitstellung gesicherte Leistung sein. Seite 27

28 Projekt Lastmanagement Süddeutschland Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Marian Klobasa, Gerhard Angerer, Arne Lüllmann, Marc Olsthoorn, Joachim Schleich Fraunhofer Institut für System und Innovationsforschung ( ISI) Serafin von Roon, Tim Buber, Anna Gruber Forschungsgesellschaft für Energiewirtschaft mbh ( FfE) Im Auftrag der Agora Energiewende und in Kooperation mit den Umweltministerien von Bayern und Baden- Württemberg Berlin Workshop des Kraftwerksforums Flexibilisierung der Nachfrage zur Gewährleistung der Versorgungssicherheit

29 Back-up: Gründe für Lastmanagement Wie wichtig sind/wären für Ihren Betrieb folgende Gründeum Lastmanagement zu betreiben? In % der Antworten 5 Sehr wichtig Überhaupt nicht wichtig Sichere Stromversorgung (N=86) Geringere Strombezugskosten (N=87) Geringe Umweltbelastung (N=83) Imagegründe (N=81) Beitrag zur Energiewende (N=80) 0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100% Quelle: Online-Befragung Seite 29

30 Back-up: Abschaltdauer 45% 40% 35% 30% 25% 20% 15% 10% 5% 0% Für welche Abschaltdauer stehen die Abschaltpotenziale zur Verfügung? In % der Antworten, N=83 bis zu 30 Minuten bis zu 2 Stunden bis zu 4 Stunden über 4 Stunden Quelle: Online-Befragung Seite 30

31 Back-up: Vorankündigung 25% Welche Vorankündigungszeit benötigen Sie, um auf Anforderung die genannten Lasten zu reduzieren? In % der Antworten, N=85 20% 15% 10% 5% 0% Quelle: Online-Befragung Seite 31

32 Back-up: Häufigkeit 30% Wie häufig könnten Sie die genannten Lasten reduzieren, ohne dass es zu größeren Störungen in der Produktion kommt? In % der Antworten, N=86 25% 20% 15% 10% 5% 0% Weniger als 10 mal pro Jahr zwischen 11 und 20 mal pro Jahr zwischen 21 und 50 mal pro Jahr zwischen 51 und 100 mal pro Jahr zwischen 101 und 200 mal pro Jahr über 200 mal pro Jahr Unbekannt Quelle: Online-Befragung Seite 32

33 Back-up: Stromkostenanteil 35% Wie hoch war der Anteil der Stromkosten am Umsatz für Ihren Einzelbetrieb/Standort im letzten Jahr? In % der Antworten, N=102 30% 25% 20% 15% 10% 5% 0% unter 1 % 1 2 % 3 5 % 6 10 % % % % über 30 % Quelle: Online-Befragung Seite 33

34 Back-up: Automatisiert steuerbar 100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% Ist das genannte Potenzial automatisiert steuerbar? In % der Antworten Größtes Potenzial (N=81) Zweitgrößtes Potenzial (N=61) Nicht automatisiert steuerbar Automatisiert steuerbar Quelle: Online-Befragung Seite 34

35 Back-up: AbLaV 1600 abschaltbare Leistung Leistung in MW maximale Gesamtabschaltleistung Angebot 5 Angebot 4 Angebot 3 Angebot 2 Angebot 1 0 Juli August September Juli August September sofort abschaltbare Lasten schnell abschaltbare Lasten Produktart Quelle: Seite 35