Energiewirtschaftlich optimierte Betriebsweise von KWK-Anlagen Paradigmenwechsel bei der Dimensionierung von BHKW

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1 Energiewirtschaftlich optimierte Betriebsweise von KWK-Anlagen Paradigmenwechsel bei der Dimensionierung von BHKW Wärmegeführte BHKW in der Direktvermarktung Von der Grundlast zur Spitzenstromversorgung Was Erdgas-KWK von der Biogas-Flexibilisierung lernen kann Dipl.-oec. Uwe Welteke-Fabricius Seite 1

2 Bildung und Information Wissenschaft und Forschung Flexperten: Stand der Netzwerkpartner aus Wissenschaft, KWK- und Biogaswirtschaft BHKW für Flexbetrieb Finanzierung und Leasing Planer-Netzwerk: Konzeption, Planung, Genehmigung, Projektbegleitung Vermarktung Fahrplan Gasspeicher und Wärmespeicher Fachplaner: Fütterung Netzanschluss - Wärmenetze Seite 3

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4 Aktuelle Stromversorgung: schon nur noch 20, aber bis > 50 GW Residuallast Seite 5

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 6 6

6 Thesen 1. Die Zukunft von KWK (und Biogas-)strom liegt in der Residuallastdeckung anstelle von Kohle und Kernenergie. 2. Deshalb kommt es nicht an auf 90, 110 oder 120 TWh/Jahr Erzeugungsmenge (Arbeit), sondern auf die installierte Leistung (auf > 50 GW) 3. Die Flexibilisierung von KWK ist in der Praxis noch gar nicht angekommen. 4. Die Förderinstrumente sind bereits da - und attraktiv; die Betreiber verschenken Millionen. 5. Nur Strommarktgewinner werden bei KWK-Ausschreibungen Erfolg haben Seite 7

7 Wer liefert die Flexibilität? Pumpspeicherwerke liefern kurzzeitig max 5 GW, max. 5 Stunden Steinkohle! Liefert < 20 GW flexible Erzeugung Seite 8

8 Und was macht Erdgas? Grundlast. Wärmegeführte KWK sind noch nicht am Spotmarkt Lastspitzen folgen dem Wärmebedarf (Nachtabsenkung) GuD-Kraftwerke kommen kaum vor Seite 9

9 Energiewende im Strommarkt: Die Versorgungssicherheit erfordert flexible Erzeugerleistung, wenn Wind und Sonne fehlen. Noch nicht heute, aber in wenigen Jahren. Diese Aufgabe gibt KWK zukünftig den Sinn. und nur so wird die Energiewende zum Erfolg Seite 10

10 Konsequenz: Radikal andere Auslegung der KWK-Anlagen! Vielfach höhere installierte Leistung (niedrige Zinsen!) stark sinkende Betriebsstundenzahlen statt > Bh/a nur noch < 3.000, 2.000, Bh/a) Intervallbetrieb (Volllast) zu Zeiten hohen Strombedarfs Wärmespeicher für Ruhezeiten (+ Solar im Sommer) Energiepolitisch: Entlastung der lokalen Stromnetze Einsparungen beim Leistungsausbau Backup-Funktion für Dunkelflauten (dann auch zeitweilig ohne Wärmenutzung) Seite 11

11 Marktintegration der Erneuerbaren : Direktvermarktung regelt Erzeugung Die EE-Einspeisung führt zu wechselnder Residuallast Die Preise am Spotmarkt zeigen das effizient an Die Preise am Spotmarkt reizen an, steuerbare Anlagen an- oder abzuschalten Quelle: EPEX, CUBE Engineering Seite 12

12 13 Wichtig am Strommarkt EPEX: alle Potenziale nutzen! Stromvermarkter steuert die Anlage nach Strommarkt optimiert zusätzliche Erlöse Intraday durch aktiven 24/7 Handel (hellblau weiß) Starthäufigkeit und Teillast je nach Motor/Verabredung mit Betreiber 40,00 35,00 30,00 25,00 20,00 15,00 10,00 5, Daten: Webseite EPEX Spot, Handelsergebnis vom Quelle: Seite 13

13 Alternative Auslegung Birkenfeld Seite 15

14 BHKW-Auslegung: konventionell Geordnete Jahresdauer- Kennlinie des Wärmebedarfs Spitzenlastkessel, oft Öl oder Gas Mittellast, oft Holzhackschnitzelkessel Konventionelle Auslegung: geringe Leistung = hohe Laufzeit wenig KWK-Wärme, geringe Förderung Seite 16

15 Alternative Auslegung Birkenfeld Variante 2 BHKW neu kw Q K = MWh/a Variante 1 BHKW neu: 999 kw Q K = MWh/a Seite 17

16 Neue BHKW-Auslegung Geordnete Jahresdauer- Kennlinie des Wärmebedarfs Spitzenlastkessel Mittelgroßes BHKW: erheblich mehr KWK-Erzeugung, flexible Fahrweise in Grenzen möglich Seite 18

17 Optimale BHKW-Auslegung Geordnete Jahresdauer- Kennlinie des Wärmebedarfs Maximale BHKW-Auslegung: volle Wärmedeckung flexible Fahrweise, hohe Stromerlöse, maximale KWK-Zuschläge Wärmespeicher: zeitliche Flexibilität für Einspeisung Redundanz bei BHKW-Ausfall Reserve für Spitzenlast Erlösquelle Power-to-Heat Seite 19

18 Flexibilisierungsanreiz: KWK-G 2016 BHKW nach Spitzenlast statt Grundlast Größere Investition in BHKW, Trafo + Wärmepuffer Finanzierung über KWK-G 2016: Preis: Höhere Zuschläge bei Einspeisung Keine Zeitbegrenzung für KWK-Zuschläge Mehr Leistung = mehr Zuschläge (in Summe) Stunden Laufzeit werden auf Jahre gestreckt Höhere Investition in BHWK (Grenzkosten!) Platzbedarf für Wärmepuffer Seite 20

19 KWK-G Zuschlag belohnt große BHKW Überdeckung bis Zuschläge kumulierte Investition Zuschläge Invest kw für MWh Ct/kWh Zuschläge nach ASUE /kw P Inst /kw P Inst in % , % ab , % , % , % , % , % bis , % Investkosten nach ASUE + 45 % Einbindung Seite 21

20 EPEX-Spotmarkterlöse in Zukunft und Gegenwart schon im Januar 2017! /MWh EPEX-Spotmarkterlöse und Flex-Zusatzerlöse nach Überbauung und Speicherreichweite Ist-Daten aus EPEX-Spotmarkt 12 bis 60 Stunden Ruhezeit Zwei- bis fünffache Leistung Daten aus Prognose-Preiszeitreihen Stunden max. Ruhezeit fünffach vierfach dreifach doppelt baseload jährliche Betriebs stunden Seite 23

21 Flexibler KWK-Betrieb: Das BHKW wird deutlich größer konzipiert oder ein zweites BHKW zugebaut Die Wärmelast steuert die tägliche Erzeugungsmenge (Laufzeit) Die Spotmarktpreise steuern den Erzeugungszeitraum (Fahrplan) Wärme und Strombedarf werden gekoppelt Die zeitliche Flexibilität erfordert einen Wärmepuffer Die Investitionen werden durch den deutlich höheren KWK-Zuschlag finanziert Seite 24

22 und zusätzliche Ertragspotenziale! Die Ertragspotenziale addieren sich: Höherer KWK-Anteil in der Wärmeversorgung Höherer Wirkungsgrad des BHKW Geringere Wartungskosten Einsparung einer Redundanzebene (Mittellast) Höhere Stromerlöse (EPEX über Direktvermarkter) Längere BHKW-Lebensdauer Seite 25

23 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Kontakt: Uwe Welteke-Fabricius Beratungsbüro: Tel Mail: Seite 26

24 KWK-G 2017 Bei BHKW zur Deckung des Wärmebedarfs mit Stromeinspeisung in das öffentliche Netz wird es nur noch drei Größenklassen geben Klein: 50 kw wegen Zuschlag für VbH (ggfs. zwei oder drei an einem Wärmenetz) Mittel: Wärmebedarfe ab etwa MWh/a flexible BHKW mit 999 kw Leistung ggfs. mehrfacher Zubau im Jahresrhythmus Groß: ab MWh/a: Ausschreibungspflicht Ausschreibungen ab 2018 Verfahren noch unklar, BNetzA hat noch kein Konzept Empfehlung: mit VbH kalkulieren Simulationen für Auslegung Detailplanung, Genehmigung, Finanzierung anschließend Ausschreibung Bei Misserfolg: Umsetzung für nur 999 kw Zubau im Jahresrhythmus Seite 27