Praxisbeispiel Virtuelles Kraftwerk: Flexibilität aus erneuerbaren Energien und Industrieprozessen

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1 Praxisbeispiel Virtuelles Kraftwerk: Flexibilität aus erneuerbaren Energien und Industrieprozessen 11. Fachgespräch Energieversorgungssysteme der Zukunft - Energiemarkt kontra Systemstabilität? - 1

2 Marktintegration Erneuerbarer Energien Virtuelle Kraftwerke: Ein Schritt zur erfolgreichen Umsetzung der Energiewende Welche erneuerbaren Technologien füllen die (evtl. entstehende) Kapazitätslücke? Herausforderung Kapazitätslücke Der Anteil Erneuerbarer Energien an der Stromerzeugung steigt über 25% Die fluktuierenden Wind- und Photovoltaikanlagen speisen nur mit geringer gesicherter Leistung ein Wer soll in Zukunft kurzfristige Schwankungen ausgleichen? Herausforderung Regelenergie Wind und PV verursachen ungeplante Schwankungen. Trotz besserer Prognosen nehmen Schwankungen zu Die großen Stromerzeuger legen konventionelle Kraftwerke still. Es gibt weniger Anbieter von Schwankungsausgleich Virtuelle Kraftwerke können Schwankungen mit Erneuerbaren Energien selbst regeln! Lösung virtuelle Kraftwerke Die wichtigste steuerbare erneuerbare Energiequelle ist Biogas: Die Anlagen speichern den Primärenergieträger Next Kraftwerke hat mehr als Biogasanlagen in den Next-Pool aufgenommen und vernetzt sie zum virtuellen Kraftwerk Alle Biogasanlagen in Deutschland könnten heute mehr als 20% der gesamten negativen Regelenergie in Deutschland bereitstellen 2

3 Virtuelles Kraftwerk Next-Pool Große Pools nutzen Skalenvorteile - Optimierung sehr komplex Steuerbare Technologien im Poolkonzept Das Poolkonzept Virtuelles Kraftwerk Das BMWi definiert das VK allgemein wie folgt: es [...] ist die Zusammenschaltung kleiner, dezentraler Stromlieferanten zu einem Verbund mit gemeinsamer Steuerung. Biogas/Biomasse/KWK Brennstoff- und wirkungsgradabhängige Einsatzkosten Planbare Erzeugung Regelenergiefähig (Sekundär- und Minutenreserve) Wind/PV Variable Kosten nahe Null Fluktuierende Erzeugung (Noch) nicht regelenergiefähig Aber auch: Industrieprozesse Komplexe Kostenberechnung Planbares Abnahmeprofil Bedingt regelenergiefähig Integration vieler verschiedener Anlagentypen an ein zentrales Leitsystem möglich Vernetzung von dezentralen Anlagen mit einem Fernwirksystem ( Next-Box ) Next-Box als Schnittstelle zwischen Anlage und Leitsystem Überwachung jeder Einzelanlage möglich Prognose der Einspeisung Erneuerbarer Energien für optimale Bilanzkreisbewirtschaftung Vermarktung Erneuerbarer Energien an der Strombörse ( Direktvermarktung ) Optimierung des Einsatzprofils von insb. Biogasanlagen aber auch Verbrauchern ( Flexibilität ) Regelenergiebereitstellung aus vernetzten Anlagen ( Minutenreserve und Sekundärreserve ) Skalierbar: Ein Leitsystem kann eine hohe Anzahl an Anlagen verwalten Ausbaufähig: Je mehr Anlagen teilnehmen, desto flexibler ist das System Redundant: Das n-1 Kriterium erfüllen viele Kleinanlagen besser als eine große 3

4 Erzeuger: Übersicht über die Vermarktungswege Trend zu kurzfristigen Produkten: Biogasanlagen regeln das Stromnetz! Direktvermarktung von Biogasanlagen V Das Basisprodukt für alle Betreiber größerer Erneuerbarer- Energieanlagen: Vermarktung über einen Stromhändler Leistungen: Marktzugang und Risikoübernahme (Einspeiseprognose) Umsetzung über Handelsplattformen wie die EPEX Spot SE Paris, jeweils mit eigenem Intraday-Desk (bis zu 24/7) des Händlers Minutenreserve in Poolkonzepten V Zusammenschluss von Stromerzeugungs- und Verbrauchsanlagen zu einem virtuellen Kraftwerk. Vermarktung von Pools an alle deutschen Netzbetreiber in täglicher Ausschreibung in Konkurrenz zu konventionellen Kraftwerken Verpflichtung zur Lieferung in hoher Qualität: Anlagenausfälle müssen im Pool kompensiert werden! Direkte Steuerung der Anlagen 15 Minuten nach Regelsignal des Netzbetreibers. Sekundärreserve in Poolkonzepten V Betrieb des virtuellen Kraftwerks auf technisch wesentlich höherem Niveau (IT-Sicherheit, technische Eigenschaften der Erzeugungsanlagen) Vermarktung von Pools an alle deutschen Netzbetreiber in wöchentlicher Ausschreibung in Konkurrenz zu konventionellen Kraftwerken Anforderungen an Erbringungsqualität noch wesentlich höher als bei Minutenreserve Vollständige Leistungserbringung nach 5 Minuten in automatischem Regelprozess der Netzbetreiber 4

5 Strommarktorientierte Fahrweise: Praxisbeispiel Biogasanlagen Biogasanlagen haben hohe Optionswerte - viele Märkte sind relevant! Biogasanlagen als Speichertechnologie Bedeutung im täglichen Einsatz Anlagenflexibilität Biogasanlagen sind flexibel steuerbar, jedoch sind Speichergröße und Wärmebedarf Restriktionen Speicherbewertung Wert entsteht durch Optionscharakter: Einsatz erfolgt nach Marktsignalen und kann kurzfristig angepasst werden Optionswert ist höher, je volatiler Strommärkte und je hochwertiger Regelprodukte sind Einsatzprofile bei Speichern Day-ahead- und Intraday-Optimierung: Häufige Regelung möglich; Anpassung der Fahrweise bis 45 Min. vor Lieferung Sekundärreserve: Stabile Arbeitspunkte in Fahrplänen bei häufiger, meistens kurzfristiger Regelung auf % Minutenreserve: Stabile 4-h-Profile bei seltener Regelung über mindestens 15 Minuten Einsatzplanung Biogasanlage Kraftwerksdispatch entscheidet sich für die wertvollste Option, dabei konkurrieren verschiedene Märkte! abhängig von der Anlagenflexibilität ¼ h-genaue Fahrweise über die Fernsteuereinheit Next-Box möglich Beispielszenarien Negative Sekundärreserve nachts vs. Peak/Off-Peak Spread Nachts ist der SRL-Preis hoch, der Strompreis niedrig Überkompensiert der SRL-Gewinn die Börsenverluste? Negative Sekundärreserve tags vs. Intraday-Preisvolatilität Negative Reserve schränkt Intraday-Vermarktung ein Welche Option ist wertvoller? Nutzung der Anlagenflexibilität Die Anlagenfahrweise wird nach Markt- und Nachfragesignalen ausgerichtet. Die gesamtoptimierte Vermarktung erfolgt am Day-ahead-, Intraday- sowie Regelenergiemarkt. 5

6 Verbraucher: Übersicht über die Vermarktungswege Lastmanagement bietet viele erschließbare Flexibilitätsoptionen Next Pool Next Trading Gemeinsam sind wir Megawatt Das virtuelle Kraftwerkskonzept Next-Pool Abschaltverordnung Mindestleistung: 50 MW Pooling eingeschränkt möglich Technische Anforderungen: sofort oder schnell abschaltbare Lasten mit verschiedenen Abrufoptionen Ziel: Redispatchmaßnahme Strombezugsoptimierung und Short Term Trading Day-Ahead und Intraday-Handel mit Next-Trading Strombezugsoptimierung Flexibilisierte Strombeschaffung Nutzung von Strompreisdifferenzen/Knappheitspreisen am Dayahead- und Intraday-Markt durch: Lastverschiebung abschaltbare Lasten Beurteilung immer in Relation zu Opportunitäts- bzw. Prozesskosten Ziel: Zusatzerlöse durch Kurzfristhandel Regelenergiemarkt Mindestleistung: 5 MW Pooling möglich Technische Anforderungen: Minuten- oder Sekundärreserveleistung Ziel: Systemdienstleistung zum Ausgleich von Leistungsungleichgewichten Bilanzkreismanagement Ausgleich von Bilanzkreisabweichungen Optimierter Strombezug für An-/Abfahrrampen, Korrekturen Ziel: Senkung/Vermeidung von Ausgleichsenergiekosten 6

7 Bestandsaufnahme: Marktintegration Erneuerbarer Energien Wie ist der Stand bei kurzfristigem Schwankungsausgleich? Virtuelle Kraftwerke können Schwankungen mit Erneuerbaren Energien selbst regeln! Welche Funktion haben sogenannte virtuelle Kraftwerke? Vernetzung und Steuerung dezentraler Erzeugungsanlagen und Verbrauchseinrichtungen ermöglicht Angebot vielfältiger Dienstleistungen aus Pools heraus Optionscharakter Erneuerbarer und konventioneller Anlagen nutzen Erschließung zahlreicher Flexibilitätsoptionen, auch im DSM Auf welchen Märkten spielen virtuelle Kraftwerke eine Rolle? Prognoseverantwortung für Erneuerbare Energien rechtfertigt eine Direktvermarktung: Verbesserung der Prognosequalität durch Live-Daten-Erhebung der Direktvermarkter und Wettbewerb unter Direktvermarktern Übernahme von Systemverantwortung durch Angebot von Regelleistung: Weit mehr als EE-Anlagen, vorwiegend Biogasanlagen ab 500 kw, bieten bereits Regelenergie im Poolkonzept an Strommarktorientierte Fahrweise von Erzeugern, wie Biogasanlagen: Die reine Grundlastproduktion von Biogas verliert an Bedeutung, hierfür sind auch die Kosten der Stromerzeugung zu hoch Zuverlässige Kapazitätsreserve zu vergleichsweise geringen Kosten Nutzung von Flexibilität aus DSM: Integration von Lastmanagement-Maßnahmen ist i.d.r. ohne signifikante Neuinvestitionen möglich und es entstehen keine Umwandlungsverluste zur Speicherung von Energie; derzeitiges Marktdesign erschwert die Marktteilnahme Weitere Produkte denkbar, das Marktdesign im Strommarkt ist starken Änderungen unterworfen 7

8 Weiterentwicklung: Marktintegration Erneuerbarer Energien Welche Anpassungen sind notwendig? 100% Erneuerbare Energien möglich machen. Warum haben virtuelle Kraftwerke eine Bedeutung im Strommarkt? Die Märkte sind unter Druck: Ohne Integration Erneuerbarer gibt es den Strommarkt in der heutigen Form in wenigen Jahren nicht mehr Engpässe in der Regelenergie sind möglich, wenn konventionelle Kraftwerke stillgelegt werden; Beitrag zur Versorgungssicherheit innerhalb eines dezentralen Energieversorgungssystems Virtuelle Kraftwerke sind ein Beitrag von Marktmechanismen im Einsatz gegen zunehmende Regulierung im Strommarkt; Insbesondere Biogas kann Kapazitätslücken füllen und Regelenergie bereitstellen! Wind und PV sollten in einer wie auch immer gearteten Form Systemdienstleistungen erbringen, die Integration in Regelenergiemärkte hätte einen hohen volkswirtschaftlichen Wert - die Märkte sind danach jedoch nicht mehr dieselben! Die verbesserte Nutzung von Flexibilitätsoptionen aus Industrie und Gewerbe sollte vorangetrieben werden; zur Reduzierung der gesamtwirtschaftlichen Kosten eines intelligenten, flexibilisierten Stromnetzes. Anpassung von derzeitigen Marktregeln zur verbesserten Erschließung von Flexibilitätsoptionen! 8

9 Kontakt So erreichen Sie uns Das Ziel Der Weg Der Status Das Team 100% Erneuerbare Energien möglich machen Das virtuelle Kraftwerk - Gemeinsam sind wir Megawatt Technologie und Marktanteil im Segment: Top 3 in Deutschland >50 Mitarbeiter mit vielfältigem Ausbildungshintergrund Ihr Kontakt Lisann Krautzberger Leitung Produktentwicklung Tel.: li Vertrieb Technischer Anschluss/Pooling Asset-Optimierung Vermarktung 9

10 Übernahme von Systemverantwortung: Beispiel Regelenergie Pooling von dezentralen Anlagen und Industrieprozessen für die Regelenergie Teilnahme an einem virtuellen Kraftwerk Praxisbeispiel , 18:05 Uhr Schritt 1: Vernetzung/ Poolintegration Installation der Next-Box an der Anlage durch Partner Aufschalten auf den Next-Pool Präqualifikation beim Netzbetreiber zur technischen Eignung Prozessdauer von etwa 3 Monaten CONS PROD 1: Mehr Sonne als erwartet! Das Wetter ist besser als erwartet. 2. Mehr Strom als erwartet! Im Netz ist eine unerwartet hohe PV-Einspeisung, das System ist nicht im Gleichgewicht! 3. Status Next-Pool Die Biogasanlagen im Next-Pool liefern Strom ans Netz. Signal: 5 MW in 15 Minuten! Schritt 2: Vermarktung als Regelenergie Angebot der flexiblen Leistung des Next-Pools in der täglichen Ausschreibung der Netzbetreiber Zuschlag für einen Leistungs- und Arbeitspreis Technische Umsetzung des automatischen Regelsignals bei Abruf durch den Netzbetreiber Abruf des Pools 24/7 durch automatisiertes Leitsystem 4: Next Pool regelt! Next schaltet automatisch Biogasanlagen aus. 5. Netz wieder stabil! Die Waage kommt ins Gleichgewicht: Stromerzeugung sinkt! CONS 4 PROD 5 10

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