»Wärmenetze der 4. Generation«

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1 »Wärmenetze der 4. Generation«Sektorkopplung ganz praktisch - hoch flexible Biogasanlagen: Versorgungssicherheit für das Stromnetz und mehr Wärme für das Wärmenetz KEA - Nahwärme kompakt Karlsruhe 28. September 2017 Dipl.-oec. Uwe Welteke-Fabricius Seite 1

2 Seite 3

3 Womit wir nicht gerechnet hatten: Die Energiewende funktioniert! Mai 2016: erstmals über 55 GW aus EE Trotz Lastspitze erstmals weniger als 30 % konventionelle Residuallast Biogas als Dauereinspeiser? Systemfehler! Seite 4

4 Bildung und Information Wissenschaft und Forschung Wer sind die Flexperten? Netzwerkpartner aus Wissenschaft, KWK- und Biogaswirtschaft Planer-Netzwerk: Konzeption, Planung, Genehmigung, Projektbegleitung BHKW für Flexbetrieb Finanzierung und Leasing Vermarktung Fahrplan Fachplaner für Motorentechnik, Gas- und Wärmespeicher, Wärmenetze, Netzanschluss, dynamische Fütterung Seite 6

5 Das zukünftige Energiesystem (Strom) braucht Residuallast statt Grundlast Die fluktuierenden Erneuerbaren erzeugen zunehmend Überschüsse. können aber nicht jederzeit liefern Die Energiewende braucht Speicher (Batterien) überregionalen Leitungen regelbare Erzeuger Am effizientesten sind BHKW - idealerweise mit Biogas Geburtsfehler: Grundlast Die Flexibilisierung hat begonnen, zögerlich! hohes bestehendes Potenzial: GW el Spitzenlast Unerschlossene Wärmeleistung: ca. 1,5-2 GW th Seite 7 7

6 Marktintegration der Erneuerbaren : EPEX-Preise steuern regelbare Erzeugung Die EE-Einspeisung führt zu wechselnder Residuallast Die Preise am Spotmarkt zeigen das effizient an Direktvermarktung am Spotmarkt reizt an, steuerbare Anlagen anoder abzuschalten Seite 12

7 Grundlast ist überholt Normalfall auf Biogasanlagen: BHKW im Dauerbetrieb Damit ist negative Regelleistung möglich aber keine Residuallast Strompreis EPEX: - x + 20 Ct/kWh (zuletzt 2012) Standardbetrieb: Dauerlast = Durchschnittserlös Gasspeicherstand: gleichbleibend Seite 13

8 Fahrplanbetrieb nach Strompreis am EPEX Spotmarkt Der Marktpreis steuert den Einspeisezeitraum. Wenn der Strom gebraucht wird, bringt die Einspeisung höhere Erlöse. Bedarfsorientierter Betrieb möglichst nur noch zur Hochpreiszeit Speicher: voll/leer im Tagesrhythmus Seite 14

9 Die flexible Biogasanlage für bedarfsorientierten Fahrplanbetrieb Gasspeicher für BHKW - Ruhe voll - leer im Wechsel Zubau Flex-BHKW Mehr Leistung Start-Stopp-Betrieb Wärmepuffer: Wärmeversorgung bei BHKW-Ruhe Wärmenutzung Nahwärmenetz Trocknung Gärprodukte Fermenter BHKW Flex-BHKW Stromeinspeisung nach EPEX-Spotmarkt (Day Ahead) Intraday (1/4-Stunden) Regelleistung positiv Seite 16

10 Mehr BHKW Leistung nötig = große Investition! zusätzliches BHKW heißt auch Trafo und Netzanschluss Warmhaltung für Motoren Gasspeicher Wärmepuffer + -einbindung evt. ist die Wärmelast flexibel? = großes Projekt Die Flexibilitätsprämie und die Zusatznutzen finanzieren dies Perspektive über 30 Jahre+ Das eröffnet den Spielraum für die verbesserte Wärmenutzung. Seite 17

11 Es passt nicht wirklich: Wärmebedarf (Gebäude) und solare Ernte Seite 19

12 Biogas bisher Grundlast kann auch saisonal flexibilisieren Alt stetiger Betrieb: im Sommer zu viel, im Winter zu wenig Wärme Hackschnitzel werden zugekauft (blaue Säulen, ohne Fermenterwärme) Flexibel: mit saisonaler Fütterung = volle Wärmeversorgung (grün) MWh Wärme bringen KWK-Bonus und Wärmeerlöse Monatsmittelwerte Wärmeeinsatz Jühnde in kw th Jan Febr März April Mai Juni Juli Aug Sept Okt Nov Dez Verluste Haushalte Fermenter BHKW stetig Biogas flexibel Seite 20

13 Beispiel KWK: Jahresdauerlinie Planung ohne Flexibilisierung: BHKW erzeugt Grundlast (maximale Jahressstundenzahl) Redundanzerzeuger decken > 60 % Mittellast und Spitzenlast Quelle: EPEX, CUBE Engineering Seite 22

14 Beispiel KWK: Jahresdauerlinie Große Flexibilisierung (2,8 MW) + vergrößerter Speicher (500 m³) = maximale KWK (> MWh), minimale CO 2 -Emissionen = Maximale Spotmarkterlöse = minimale Laufzeit, maximale BHKW-Lebenserwartung Quelle: EPEX, CUBE Engineering Seite 23

15 Biogas ein Nukleus für die Entwicklung von lokalen Nahwärmenetzen Biogasanlagen wurden fehlgesteuert KWK-Bonus für Trocknungsanlagen Komfortable Erlöse ohne Wärmenutzung Überforderung der Betreiber mit Wärmenetz-Entwicklung Ungünstige soziale Konstellation (Neid) Biogasanlagen müssen zukünftig viel konsequenter ihre Wärme nutzen und verwerten! Mit EEG-Vergütung und KWK-Bonus können Wärmenetze günstig gestartet und quer finanziert werden! Die Infrastruktur kann langfristig die Wirtschaftlichkeit der Biogasanlagebestands stützen Lokale Wertschöpfung Absatzweg für Bioabfälle und landwirtschaftliche Produkte Naturschützende Kulturen beim Anbau von Energiepflanzen Seite 24

16 Anteil extern genutzte Wärme an Biogasanlagen mit BHKW Anteil an den Rückmeldungen [%] > % > 75-90% > 50-75% > 25-50% > 10-25% 0-10% In den meisten Fällen (32%) liegt der Anteil der extern genutzten Wärme bei maximal 10% Aber in 36 % der Anlagen wird mehr als 50 % der Wärme extern genutzt 0% 10% 20% 30% 40% n = 602 Quelle: Umfrage Fachverband Biogas, Dr. Stefan Rauh Seite 25

17 Vergütungshöhe bei externer Wärmenutzung von Biogasanlagen Arbeitspreis [Ct./kWh] 9,0 Maximum 2,6 Mittelwert 2,5 Median Verteilung Arbeitspreise [Anzahl Nennungen] > 7 Ct./kWh > 6-7 Ct./kWh > 5-6 Ct./kWh > 4-5 Ct./kWh > 3-4 Ct./kWh > 2-3 Ct./kWh > 1-2 Ct./kWh 0-1 Ct./kWh 0 Minimum n = Quelle: Umfrage Fachverband Biogas, Dr. Stefan Rauh Seite 26

18 Biogasanlage mit BHKW Nahwärmenetz und Großwärmespeicher Das Nahwärmenetz: neue Ertragspotenziale Biogas saisonal flexibel nach Wärmebedarf erzeugen Trotzdem täglich (strommarkt-)flexibel fahren Mit Großwärmespeicher kalte Tage oder niedrige Strompreise überbrücken Mit Vollversorgung Wärmeerlöse steigern Quelle: Cupasol Seite 28

19 Flexible Biogasanlagen mit BHKW werden zum dezentralen Rückgrat für Netzstabilität und Versorgungssicherheit. Die Wärme als Nebenprodukt macht lokale Nahwärmenetze kostengünstig Flexible Biogas-BHKW können auch höhere Wärmelasten decken Die Biogasmenge kann an den Wärmebedarf angepasst werden ( Fütterungsmanagement ) Achtung: Effizienz zuerst! wenigstens mitdenken Sukzessive Dämmung versus Netzausbau: spezifischer Energieverbrauch sinkt, das Netz wächst Seite 29

20 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Kontakt: Uwe Welteke-Fabricius Beratungsbüro: Tel Mail: Seite 30

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