Stuttgarter EnergieSpeicherSymposium Januar 2015

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1 Stuttgarter EnergieSpeicherSymposium Januar 2015 Flexibilisierungsbedarf im deutschen Energiesystem & Handlungsmöglichkeiten Hans-Joachim Meier VGB PowerTech e.v.

2 Flexibilisierungsbedarf im deutschen Energiesystem & Handlungsoptionen Inhalt Informationen zu VGB PowerTech e. V. Chancen für flexible Neubauprojekte im heutigen Energiemarkt Gesicherte Leistung, Flexibilisierungsbedarf, Speicheroptionen Speicheroptionen in thermischen Kraftwerken Zusammenfassung VGB PowerTech e.v. CC4 Hans-Joachim Meier Status: Januar 2015 FOLIE 2

3 Struktur der VGB-Geschäftsstelle Wissenschaftlicher Beirat Mitgliederversammlung Vorstand Technischer Beirat Geschäftsführung Teams Kernkraftwerke Kraftwerkstechnologien Erneuerbare Energien, Dezentrale Erzeugung Umwelttechnik, Chemie, Sicherheit und Gesundheit Operative Dienste Forschung IT Marketing Administration Competence Center für Erzeugung von Strom und Wärme VGB Ausschüsse VGB PowerTech e.v. CC4 Hans-Joachim Meier Status: Januar 2015 FOLIE 3

4 VGB Gremien *) *) Neue Gremienstruktur ab Frühjahr Befindet sich z. Zeit in Bearbeitung. In rd. 90 VGB Gremien treffen sich ca Experten regelmäßig zum technischen Informationsaustausch zu allen Themen der erneuerbaren und konventionellen Kraftwerkstechnik VGB PowerTech e.v. CC4 Hans-Joachim Meier Status: Januar 2015 FOLIE 4

5 Mitgliederstruktur des VGB Fossil befeuerte Kraftwerke: MW Kernkraftwerke: MW Wasserkraftwerke/Erneuerbare: MW Gesamt: ~ MW EU 28: 457 Mitglieder in 22 Ländern Belgien, Dänemark, Deutschland, Finnland, Frankreich, Griechenland, Großbritannien, Irland, Italien, Kroatien, Lettland,Luxemburg, Niederlande, Österreich, Polen, Portugal, Rumänien, Schweden, Slowenien, Spanien, Tschechische Republik, Ungarn Übriges Europa: 16 Mitglieder in 4 Ländern Norwegen, Russland, Schweiz, Türkei Außerhalb Europas: 11 Mitglieder 9 Ländern Argentinien, Australien, Brasilien, China, Israel, Japan, Mongolei, Südafrika, USA Gesamt: 484 Mitglieder in 35 Ländern VGB repräsentiert eine Kraftwerksleistung von ~ MW VGB PowerTech e.v. CC4 Hans-Joachim Meier Status: Januar 2015 FOLIE 5

7 Beispiel Kohlekraftwerk Stromgestehungskosten Stromgestehungskosten in Cent/kWh Drastischer Anstieg der Stromgestehungskosten durch Abnahme der Auslastung (Vbh p.a.) Jährliche Volllastbenutzungsstunden VGB PowerTech e.v. CC4 Hans-Joachim Meier Status: Januar 2015 FOLIE 7

8 Beispiel Kohlekraftwerk Stromgestehungskosten Stromgestehungskosten in Cent/kWh Hohe Fixkosten für neue Kraftwerke Jährliche Volllastbenutzungsstunden VGB PowerTech e.v. CC4 Hans-Joachim Meier Status: Januar 2015 FOLIE 8

9 Beispiel kombiniertes Gas- und Dampfkraftwerk (GuD-Kraftwerk) Stromgestehungskosten Stromgestehungskosten in Cent/kWh Hohe Fixkosten für neue GuD - Kraftwerke Bei GuD Kraftwerken zusätzlich große Schwankungen bei den Gaspreisen Jährliche Volllastbenutzungsstunden VGB PowerTech e.v. CC4 Hans-Joachim Meier Status: Januar 2015 FOLIE 9

10 VGB PowerTech e.v. CC4 Hans-Joachim Meier Status: Januar 2015 FOLIE 10

12 Basis für Investitionen: Entwicklungen am Großhandelsmarkt Im Zeitraum von erwarteter Rahmen für getätigte Investitionen in neue Kraftwerke Markt heute Source: EEX, BDEW VGB PowerTech e.v. CC4 Hans-Joachim Meier Status: Januar 2015 FOLIE 12

15 Beispiel: Verfügbarkeit von fossil befeuerten Kraftwerken in Deutschland Auswertung für 179 Kraftwerksblöcke Arbeitsverfügbarkeit in % VGB PowerTech e.v. CC4 Hans-Joachim Meier Status: Januar 2015 FOLIE 15

16 Gesicherte Leistung heute 100 % (85 %) 80 % Anteil gesicherte Leistung 60 % 40 % 20 % Arbeits-Nichtverfügbarkeit Reserve I Reserve II Disponible Kraftwerkskapazität in % der Höchstlast 115 % 130 % 0% 100 % VGB PowerTech e.v. CC4 Hans-Joachim Meier Status: Januar 2015 FOLIE 16

17 Gesicherte Leistung heute bzw. morgen Stromproduktion in Deutschland in Woche 52 im Jahr 2014 Quelle: Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.v. VGB PowerTech e.v. CC4 Hans-Joachim Meier Status: Januar 2015 FOLIE 17

18 Stromproduktion in Deutschland in Woche 52 im Jahr 2014 Quelle: Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.v. VGB PowerTech e.v. CC4 Hans-Joachim Meier Status: Januar 2015 FOLIE 18

19 Stromproduktion in Deutschland in Woche 52 im Jahr 2014 Quelle: Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.v. VGB PowerTech e.v. CC4 Hans-Joachim Meier Status: Januar 2015 FOLIE 19

20 Stromproduktion in Deutschland in Woche 52 im Jahr 2014 Die Arbeitsverfügbarkeit von nicht disponibler Kapazität ist nicht ausreichend kalkulierbar um Versorgungssicherheit zu garantieren! Quelle: Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.v. VGB PowerTech e.v. CC4 Hans-Joachim Meier Status: Januar 2015 FOLIE 20

21 Können großtechnische Speicher (GWh-Speicher) Versorgungssicherheit garantieren? VGB PowerTech e.v. CC4 Hans-Joachim Meier Status: Januar 2015 FOLIE 21

22 Wöchentliche Stromproduktion in Deutschland im Jahr 2014 Wöchentlicher Energiebedarf im Mittel etwa: 10 TWh Speicherkapazität aller Pumpspeicherkraftwerke in Deutschland: 0,04 TWh VGB PowerTech e.v. CC4 Hans-Joachim Meier Status: Januar 2015 FOLIE 22

23 Auch bei einem massiven Ausbau von Energiespeichern kann auf disponibel einsetzbare Kraftwerke nicht verzichtet werden! VGB PowerTech e.v. CC4 Hans-Joachim Meier Status: Januar 2015 FOLIE 23

24 Betriebliche Konsequenzen für disponible Kraftwerke Anlagentyp Kühlart Elektr. Brutto- Volllastbenutzungs- Nettobest- CO 2 - Jahres- Leistung stunden wirkungsgrad Emissionswert Nutzungsgrad Steinkohle- Kraftwerk 300 MW Kühlturm ,0 % 43,0 % 43,0 % 43,0 % 901 g/kwh 862 g/kwh 820 g/kwh 806 g/kwh 37,6 % 39,3 % 41,3 % 42,0 % Steinkohle- Kraftwerk 600 MW Kühlturm ,9 % 45,9 % 45,9 % 45,9 % 837 g/kwh 803 g/kwh 766 g/kwh 754 g/kwh 40,5 % 42,2 % 44,2 % 44,9 % Erdgas- GuD-Kraftwerk 120 MW Kühlturm ,0 % 53,0 % 53,0 % 53,0 % 424 g/kwh 409 g/kwh 393 g/kwh 388 g/kwh 47,6 % 49,3 % 51,3 % 52,0 % Erdgas- GuD-Kraftwerk 250 MW Kühlturm ,5 % 54,5 % 54,5 % 54,5 % 411 g/kwh 397 g/kwh 382 g/kwh 377 g/kwh 49,1 % 50,8 % 52,8 % 53,5 % Erdgas- GuD-Kraftwerk 350 MW Kühlturm ,0 % 56,0 % 56,0 % 56,0 % 399 g/kwh 386 g/kwh 372 g/kwh 367 g/kwh 50,6 % 52,3 % 54,3 % 55,0 % Erdgas- GuD-Kraftwerk größer 350 MW Kühlturm ,5 % 57,5 % 57,5 % 57,5 % 387 g/kwh 375 g/kwh 362 g/kwh 357 g/kwh 52,1 % 53,8 % 55,8 % 56,5 % Quelle: VGB Mitgliederbefragung VGB PowerTech e.v. CC4 Hans-Joachim Meier Status: Januar 2015 FOLIE 24

25 Flexibilisierungsbedarf im deutschen Energiesystem & Handlungsoptionen Mögliche Aufgaben für thermische Speichersysteme - Reduzierung der Anfahrzeit durch Warmhalten (Ausspeichervorgang) des Dampferzeugers der Dampfturbine HD-/HT- Rohrleitungssysteme - Reduzierung der Mindestlast (Energieeinspeicherung) - Einsparung von Anfahrkosten (Ausspeichervorgang) - Steigerung der Laständerungsgeschwindigkeit - Zwischenspeicherung von überschüssiger Energie, die bei starken Lastwechseln auftreten. - Verbesserung der Teillast-Wirkungsgrade VGB PowerTech e.v. CC4 Hans-Joachim Meier Status: Januar 2015 FOLIE 25

26 Flexibilisierungsbedarf im deutschen Energiesystem & Handlungsoptionen Inhalt Informationen zu VGB PowerTech e. V. Chancen für flexible Neubauprojekte im heutigen Energiemarkt Gesicherte Leistung, Flexibilisierungsbedarf und Speicheroptionen Speicheroptionen in thermischen Kraftwerken Zusammenfassung VGB PowerTech e.v. CC4 Hans-Joachim Meier Status: Januar 2015 FOLIE 26

27 Partner-Dampfkraftwerk Partner für die regenerative Stromerzeugung Gefördert durch: Bundesministerium für Wirtschaft und Energie Verbundvorhaben 11 Projekt-Partner Laufzeit: Volumen: 1,44 Millionen aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages VGB PowerTech e.v. CC4 Hans-Joachim Meier Status: Januar 2015 FOLIE 27

28 Partner-Dampfkraftwerk Partner für die regenerative Stromerzeugung VGB PowerTech e.v. CC4 Hans-Joachim Meier Status: Januar 2015 FOLIE 28

29 Synergie -Management durch Rhein Ruhr Power e.v. Solare Wärmequelle Fossile Wärmequelle VGB PowerTech e.v. CC4 Hans-Joachim Meier Status: Januar 2015 FOLIE 29

30 Beispiel I: Dampfkraftwerk mit Wärmespeicher Quelle: Alstom VGB PowerTech e.v. CC4 Hans-Joachim Meier Status: Januar 2015 FOLIE 30

31 Beispiel II: Dampfkraftwerk mit Wärmespeicher Quelle: G. Beckmann, P.V. Gilli, Thermal Energy Storages (1983) VGB PowerTech e.v. CC4 Hans-Joachim Meier Status: Januar 2015 FOLIE 31

32 Zusammenfassung Erneuerbare Energieträger tragen nur geringfügig zur Versorgungssicherheit bei. Bau von neuen Kraftwerken im bestehenden Markt-Design nicht möglich. In den nächsten Dekaden muss zur Gewährleistung der Versorgungssicherheit disponible Kraftwerkskapazität vorgehalten und Speicherkapazität massiv ausgebaut werden. Da mit einem zunehmenden Anteil von fluktuierender Einspeisung die Gradienten für die aufzubringende Residuallast weiter zunehmen, müssen disponible Kapazitäten höchst flexibel betrieben werden können. Thermische Speicher in Back-up Kraftwerken bieten Chancen die Anfahr- und Wirkungsgradverluste zu reduzieren und damit die CO2-Emissionen und Wirtschaftlichkeit der Kraftwerke bei geringer Auslastung zu verbessern. VGB PowerTech e.v. CC4 Hans-Joachim Meier Status: Januar 2015 FOLIE 32