Biogasanlagen als Flexibilitätsoption im zukünftigen Stromsystem

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1 Anklam Bioethanol GmbH Biogasanlagen als Flexibilitätsoption im zukünftigen Stromsystem Markus Lauer Strommarkttreffen Flexibilität 25. August 2017 in Berlin

2 Zunehmender Bedarf an Flexibilitätsoptionen Herausforderungen Beispielhafter Sommertag Lösungen (Auswahl) Demand Side Management Speicher Steuerbare Erzeuger Biogasanlagen als Flexibilitätsoption im zukünftigen Stromsystem 2

3 Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien Ca. 60 % der erneuerbaren Stromerzeugung aus fluktuierenden Energieträgern Anteil fluktuierender Stromerzeugung wird zunehmen (EEG 2017) Biogas wichtigster Energieträger unter den steuerbaren Erneuerbaren Weitere Rolle von Biogas? Abbildung: Biogasanlagen als Flexibilitätsoption im zukünftigen Stromsystem 3

4 installierte elektrische Leistung [MW] Entwicklung der Bioenergieanlagen 7,000 6,000 5,000 4,000 3,000 2,000 1,000 Ausbaupfad EEG 2016 Pflanzenöl Papier- und Zellstoffindustrie Altholz feste Biomasse Biomethan Güllekleinanlagen Bioabfallvergärungsanlagen Biogas Abb.: M. Scheftelowitz (2016) Aktueller Ausbaupfad führt zur Reduktion des Bestandes Biogasanlagen als Flexibilitätsoption im zukünftigen Stromsystem 4

5 Paradigmenwechsel bei Biogasanlagen Anreiz zur Maximierung der Strommenge Abb.: verändert nach A. Krautz (2013) Biogasanlagen als Flexibilitätsoption im zukünftigen Stromsystem 5

6 Flexible/Bedarfsgerechte Stromerzeugung Erhöhte Verstromungsleistung bei konstanter Gasproduktion Abb.: verändert nach A. Krautz (2013) Biogasanlagen als Flexibilitätsoption im zukünftigen Stromsystem 6

7 Flexible Gaserzeugung Beispiel gesamter Biogasanlagenbestandes Gasproduktion Füllstand Gasspeicher Stromeinspeisung 0:00 4:00 8:00 12:00 16:00 20:00 0:00 Gasproduktion 0:00 4:00 8:00 12:00 16:00 20:00 0:00 Füllstand Gasspeicher 0:00 4:00 8:00 12:00 16:00 20:00 0:00 Stromeinspeisung Gasproduktion Biogasanlagen als Flexibilitätsoption im zukünftigen Stromsystem 7

8 AUSBLICK: Biogasanlagen im zukünftigen Stromsystem Definition von drei Ausbaupfaden für Biogas ( ): Phase out: ohne EEG-Anschlussförderung Back-up: Bruttozubau, MW bis 2035 Increase: 100 MW/a netto bis 2035 Verändert nach Lauer, M.; Thrän, D. (2017), Biogas plants and surplus generation: Cost driver or reducer in the future German electricity system? Energy Policy 109, Ziel: Erreichung Ausbauziele erneuerbarer Energien nach EEG Biogasanlagen als Flexibilitätsoption im zukünftigen Stromsystem 8

9 Nicht-lineare Optimierung Zielfunktion: T min f( p t t r T t t ) = (r t p t ) 2 t Nebenbedingungen: i. Biogaserzeugung ii. Stromproduktion iii. Bemessungsleistung iv. Gasspeicherkapazität r t Residuallast p t Stromerzeugung Biogasanlage innerhalb einer Stunde zum Zeitpunkt t Lauer, M., Röppischer, P., Thrän, D. (2017), Flexible Biogas Plants as Servant for Power Provision Systems with High Shares of Renewables: Contributions to the Reduction of the Residual Load in Germany, 25th European Biomass Conference and Exhibition Stockholm, Conference Proceedings, Biogasanlagen als Flexibilitätsoption im zukünftigen Stromsystem 9

10 [GW] Reduktion der Residuallast mindert nicht Flexibilitätsbedarf! Einspeisung sollte während negativer Residuallast möglichst vermieden werden P Biogas Residuallast Biogasanlagen als Flexibilitätsoption im zukünftigen Stromsystem 10

11 Übersicht der Szenarien Anlagenkonfiguration Gasspeicher [h] Volllaststunden [h/a] Grundlast Flex Strom Flex Strom + Gas Installierte Leistung [kwh] Anwendung der Szenarien auf die Residuallastkurven im Jahr Biogasanlagen als Flexibilitätsoption im zukünftigen Stromsystem 11

12 Ergebnisse der Szenarien im Jahr 2035 Flexible Stromerzeugung aus Biogasanlagen reduziert Residuallastminimum und -maximum reduziert sowohl negative als auch positive Residuallastsummen Min Rlast Max Rlast SumRlast- SumRlast+ [GW] [GW] [GWh] [GWh] Biogas phase out , ,980 Biogas back up Grundlast , ,519 Flex Strom , ,048 Flex Strom + Gas , ,702 Biogas increase Grundlast , ,461 Flex Strom , ,327 Flex Strom + Gas , ,933 Verändert nach Lauer, M., Röppischer, P., Thrän, D. (2017), Flexible Biogas Plants as Servant for Power Provision Systems with High Shares of Renewables: Contributions to the Reduction of the Residual Load in Germany, 25th European Biomass Conference and Exhibition Stockholm, Conference Proceedings, Biogasanlagen als Flexibilitätsoption im zukünftigen Stromsystem 12

13 Glättung der Residuallastkurven (Jahr 2035) Improvement Ergebnisse der Zielfunktion im I f = f ref f(scenario) Referenzszenario betrachteten Szenario f(ref) f(scenario) [MWh] Back up Increase Grundlast Flex Strom Flex Strom + Gas Lauer, M., Röppischer, P., Thrän, D. (2017), Flexible Biogas Plants as Servant for Power Provision Systems with High Shares of Renewables: Contributions to the Reduction of the Residual Load in Germany, 25th European Biomass Conference and Exhibition Stockholm, Conference Proceedings, Biogasanlagen als Flexibilitätsoption im zukünftigen Stromsystem 13

14 [GW] Vergleich der Residuallastkurven Vergleich der Extremszenarien, 14 Tage im Jahr Phase out Increase Glättung der Residuallastkurve Biogasanlagen als Flexibilitätsoption im zukünftigen Stromsystem 14

15 [GW] [GW] Einfluss der flexiblen Gaserzeugung Negative Residuallast: Flexible Gaserzeugung ermöglicht eine Ausdehnung der Verstromungspausen OHNE P Biogas Residuallast Lauer, M., Röppischer, P., Thrän, D. (2017), Flexible Biogas Plants as Servant for Power Provision Systems with High Shares of Renewables: Contributions to the Reduction of the Residual Load in Germany, 25th European Biomass Conference and Exhibition Stockholm, Conference Proceedings, MIT flexibler Gaserzeugung P Biogas Residuallast Biogasanlagen als Flexibilitätsoption im zukünftigen Stromsystem 15

16 Biogasanlagen sind eine mögliche Flexibilitätsoption im Stromsystem 1 2 Flexible Biogasanlagen können einen wichtigen Beitrag zur Flexible Biogasanlagen reduzieren den Bedarf an weiteren Systemintegration von fluktuierenden erneuerbaren Energien Flexibilitätsoptionen. leisten. Die Stromgestehungskosten sind kein geeigneter Benchmark Biogasanlagen sollten möglichst flexibel eingesetzt werden. für die Definition von Ausbaupfaden. 3 Biogasanlagen sind eine Möglichkeit zur Systemintegration von fluktuierenden erneuerbaren Energien. Die zukünftigen Kosten von flexiblen Biogasanlagen müssen weiter analysiert werden. Biogasanlagen als Flexibilitätsoption im zukünftigen Stromsystem 16

17 Aktuelle Publikation Biogasanlagen als Flexibilitätsoption im zukünftigen Stromsystem 17

18 Smart Bioenergy Innovationen für eine nachhaltige Zukunft Ansprechpartner Markus Lauer Tel. +49 (0) DBFZ Deutsches Biomasseforschungszentrum gemeinnützige GmbH Torgauer Straße 116 D Leipzig Tel.: +49 (0)