Biogasanlagen und Speicher zur Integration erneuerbarer Energien in Märkte und Beschaffungsportfolios

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1 Biogasanlagen und Speicher zur Integration erneuerbarer Energien in Märkte und Beschaffungsportfolios Dipl.-Ing. Patrick Hochloff, Fraunhofer IWES 1

2 Inhalt Entwicklung der erneuerbaren Energien Flexible Biogasanlagen Erneuerbare Energien im Portfolio 2

3 Inhalt Entwicklung der erneuerbaren Energien Flexible Biogasanlagen Erneuerbare Energien im Portfolio 3

4 Endenergie erneuerbare Energien, PJ/a Entwicklung der erneuerbaren Energien Ausbauszenarien aus der Leitstudie 211 erneuerbare Energien im Bereich Strom, Wärme und Verkehr - Szenario 211 A Geothermie, Umweltwärme Solarstrahlung Windkraft Biomasse, biog. Abfälle Wasserkraft SZEN 11; EE-END;

5 Bruttostromerzeugung, [TWh/a] Entwicklung der erneuerbaren Energien Ausbauszenarien aus der Leitstudie 211 Zusammensetzung der Stromerzeugung (brutto) - Szenario 211 A EE-Wasserstoff (KWK, GT) Europäischer Verbund EE Photovoltaik Windenergie 5 Geothermie Laufwasser Biomasse, biogen. Abfälle KWK, Gas, Kohle Erdgas, Öl Kond. Braunkohle Kond. Steinkohle Kond. Kernenergie 1 SZEN11/STR5-A1;

6 Leistung [GW] Leistung [GW] Entwicklung der erneuerbaren Energien Ausbauszenarien aus der Leitstudie 211 Ausschnitt der unflexiblen Stromerzeugung (Szenario 22) Residuallast - Export Export Import Geothermie Holz-/Müll-HKW Wasserkraft Onshore-Wind Offshore-Wind Photovoltaik Last Import/Export Ablösung von Must-Run-Units Volllaststunden [h] -1 25/9 27/9 29/9 1/1 3/1 5/1 7/1 Tag/Monat 6

7 Leistung [GW] Leistung [GW] Entwicklung der erneuerbaren Energien Ausbauszenarien aus der Leitstudie 211 Ausschnitt der unflexiblen Stromerzeugung (Szenario 25) Residuallast - Export Export Import Geothermie Holz-/Müll-HKW Wasserkraft Onshore-Wind Offshore-Wind Photovoltaik Last Import/Export Volllaststunden [h] 25/9 27/9 29/9 1/1 3/1 5/1 7/1 Tag/Monat 7

8 Leistung [GW] Leistung [GW] Entwicklung der erneuerbaren Energien Ausbauszenarien aus der Leitstudie 211 Ausschnitt der residualen Last mit flexibler Stromerzeugung aus thermischen Kraftwerken (Szenario 23) /9 27/9 29/9 1/1 3/1 5/1 7/1 Tag/Monat Volllaststunden [h] 8

9 Leistung [GW] Leistung [GW] Entwicklung der erneuerbaren Energien Ausbauszenarien aus der Leitstudie 211 Ausschnitt der residualen Last mit flexibler Stromerzeugung aus thermischen Kraftwerken (Szenario 25) /9 27/9 29/9 1/1 3/1 5/1 7/1 Tag/Monat Volllaststunden [h] 9

10 Häufigkeitsdichte Häufigkeitsdichte Entwicklung der erneuerbaren Energien Ausbauszenarien aus der Leitstudie 211 Häufigkeitsverteilung der Volllaststunden von thermischen KW im Jahr 22 (links) und 23 (rechts).1 Kernkraft (n = 6) Braunkohle (n = 22) Steinkohle (n = 4) Erdgas GuD (n = 34) Erdgas GT (n = 39) PSWTurb KWK (n = 77) BHKW Biogas.1 Braunkohle (n = 22) Steinkohle (n = 23) Erdgas GuD (n = 27) Erdgas GT (n = 43) PSWTurb KWK (n = 8) BHKW Biogas Volllaststunden [h] Volllaststunden [h] 1

11 Inhalt Entwicklung der erneuerbaren Energien Flexible Biogasanlagen Erneuerbare Energien im Portfolio 11

12 Flexible Biogasanlagen Beispiel an einer Anlage Reale Anlage: Daten der Energieerzeugung 28 Marktwert der Erzeugung: 6,58 ct/kwh (= Referenzwert) Marktprämie = EEG-Vergütung Referenzwert + Managementprämie Fermenter BHKW VLS 4,2 GWh el /a 526 kw el ca. 8 VLH/a 12

13 Flexible Biogasanlagen Beispiel an einer Anlage Simulation der Anlage als flexible Anlage (Preise 28) Erzielbarer Marktwert (Spotmarktpreise): 8,39 ct/kwh Erzielbarer Marktwert + pos./neg. Minutenreserve (Spotmarktpreise bzw. mittlere Leistungspreise): 8,57 ct/kwh Fermenter BHKW Gasspeicher VLS 4,2 GWhel /a 526 kw el 526 kw el 15,4 MWh 6,3 MWh el ca. 4 VLH/a Geschätzte Kosten der zusätzlichen Anlagen: 2,5 ct/kwh Flexibilitätsprämie: 1,6 ct/kwh 13

14 Flexible Biogasanlagen Simulation Einsatzoptimierung Spotmarkt 14

15 Flexible Biogasanlagen Simulation Einsatzoptimierung Spotmarkt und Minutenreservemarkt 15

16 Inhalt Entwicklung der erneuerbaren Energien Flexible Biogasanlagen Erneuerbare Energien im Portfolio 16

17 Erneuerbare Energien im Portfolio Betrieb flexibler Biogasanlagen und Speicher im Portfolio: 1. Optimiert am Spotmarkt und Regelleistungsmarkt 2. In Ergänzung zur volatilen Erzeugung und einer restlichen Beschaffung mit Baseload-Produkten Untersuchung: Inwieweit müssen Baseload-Produkte oder andere/weitere Erzeugungsanlagen bezogen werden um die restliche Last abzudecken? Simulation der flexiblen Erzeugung nach der Residuallast 17

18 Szenario 1 Szenario 2 Szenario 3 Erneuerbare Energien im Portfolio Simulation der flexiblen Erzeugung nach der Residuallast Verbrauch 212 MW 1245 GWh Wind 248 MW 62 GWh PV 9 MW 97 GWh Wasser 9 MW 29 GWh KWK 22 MW 69 GWh Biomasse 6 MW 16 GWh Biogas 14 MW 83 GWh Biogas 14 MW 83 GWh PSW Turbine 4 MW PSW Pumpe 36 MW 18

19 Erneuerbare Energien im Portfolio Simulation der flexiblen Erzeugung nach der Residuallast (Szen. 3) 19

20 Erneuerbare Energien im Portfolio Dauerlinien/Histogramm der Residuallast mit/ohne flexible Anlagen 2

21 Zusammenfassung Langfristig hoher Anteil der Wind- und Solarenergie muss mit flexiblen Erzeugungskapazitäten ergänzt werden. Biogasanlagen können mit geringen Mehrkosten zur Erbringung von Spitzenlast und Regelleistung beitragen. Für Überschusse aus Wind/Solarenergie werden langfristig eigene Lösungen erforderlich: Stromspeicher bzw. Konversion in speicherbare bzw. transportfähige Energieträger Bei hoher Eigenerzeugung aus Wind/Solarenergie kann die Volatilität mit flexiblen Biogasanlagen und Speichern für die Beschaffung bzw. Vermarktung reduziert werden. 21

22 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit. Kontakt: Fraunhofer-Institut für Windenergie und Energiesystemtechnik (IWES) Dipl.-Ing. Patrick Hochloff Königstor 59, Kassel Tel.: