Neuinstallationen werden radikal eingeschränkt

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1 Vor wenigen Wochen wurde die BMU Leitstudie 2011 veröffentlicht. Tabelle 2, Seite 13 zeigte auf, wie die Bundesregierung sich den Fortgang (genauer gesagt, das Ende) der Photovoltaik-Förderung vorstellte. PV-Zuwachs in GW / a 4 3 3,064 4,24 3,00 Neuinstallationen werden radikal eingeschränkt 2 1 0,308 0,76 0,74 0,23 0,23 0,39 0, Auswertung und Grafik SFV 1

2 Vor wenigen Wochen wurde die BMU Leitstudie 2011 veröffentlicht. Tabelle 2, Seite 13 zeigte auf, wie die Bundesregierung sich den Fortgang (genauer gesagt, das Ende) der Photovoltaik-Förderung vorstellte. PV-Zuwachs in GW / a 4 3 3,064 4,24 3,00 Zitat (Leitstudie, Seite 13): Die hohe installierte Leistung fluktuierender EE zeigt den spätestens ab 2020 stark wachsenden Bedarf an Ausgleichs- und Speichermöglichkeiten. Aus diesem Grund wird nach 2030 im Szenario eher das Wachstum des internationalen Stromverbunds und der heimischen Offshore- Windenergie bevorzugt, während sich das Wachstum der heimischen PV-Leistung längerfristig wieder abschwächt. ( ) 2 1 0,308 0,76 0,74 0,23 0,23 0,39 0, Auswertung und Grafik SFV 2

3 Hintergründe für die Entscheidung der Bundesregierung zur Beendigung der PV-Förderung: Kompatibilität ungepufferter PV mit dem derzeitigen Kraftwerkspark ist zukünftig nicht mehr gegeben 3

4 Leistung Schematische Darstellung 40 GW Lastkurve Vergangenheit: Solarenergie verringerte den Regelbedarf konventioneller Kraftwerke Konventionelle Leistung 10 GW Solar 2011 Solar 2011 Uhrzeit 4

5 Leistung Schematische Darstellung 40 GW Lastkurve Vergangenheit: Solarenergie verringerte den Regelbedarf konventioneller Kraftwerke Konventionelle Leistung 10 GW Solar 2011 Solar 2011 Uhrzeit 5

6 Leistung Schematische Darstellung 40 GW Lastkurve Vergangenheit: Solarenergie verringerte den Regelbedarf konventioneller Kraftwerke Konventionelle Leistung 10 GW Solar 2011 Solar 2011 Uhrzeit 6

7 Leistung Schematische Darstellung 40 GW Vergangenheit: Solarenergie verringerte den Regelbedarf konventioneller Kraftwerke Lastkurve Konventionelle Leistung 10 GW Solar 2011 Solar 2011 Uhrzeit 7

8 Leistung Lastkurve Ca. 50 GW Zeitsprung Uhrzeit 8

9 Leistung Lastkurve Ca. 50 GW Was würde geschehen, wenn weitere ungepufferte PV-Anlagen hinzugebaut würden? Uhrzeit 9

10 Leistung Lastkurve Ca. 50 GW Nicht abregelbarer Grundlastanteil Mittellast plus abregelbarer Grundlastanteil Spitzenlast Solar in einigen Jahren Abweichend von der üblichen Darstellung wird hier die konventionelle Kraftwerksleistung ausschließlich nach Regelbarkeit sortiert. (Grundlastkraftwerke können nur auf ca. 70% ihrer Nennleistung herabgeregelt werden) Uhrzeit 10

11 Leistung Lastkurve Nicht abregelbarer Grundlastanteil Mittellast plus abregelbarer Grundlastanteil Spitzenlast abgeregelt Abregeln kein Problem Uhrzeit 11

12 Leistung Lastkurve Nicht abregelbarer Grundlastanteil Mittellast plus abregelbarer Grundlastanteil Spitzenlast abgeregelt Abregeln keine Probleme Uhrzeit 12

13 Leistung Lastkurve Nicht abregelbarer Grundlastanteil Mittellast plus abregelbarer Grundlastanteil Spitzenlast abgeregelt Solar in einigen Jahren PV wird abgeregelt, lange bevor die PV-L eistung die Lastkurve erreicht Abregeln keine Probleme Uhrzeit 13

14 Leistung Leistung Lastkurve Nicht abregelbarer Grundlastanteil Mittellast plus abregelbarer Grundlastanteil Spitzenlast abgeregelt Solar in einigen Jahren PV wird abgeregelt, lange bevor die PV-L eistung die Lastkurve erreicht Abregeln keine Probleme Uhrzeit 14

15 Leistung Lastkurve Nicht abregelbarer Grundlastanteil Mittellast plus abregelbarer Grundlastanteil Spitzenlast abgeregelt Solar in einigen Jahren PV wird abgeregelt, lange bevor die PV-L eistung die Lastkurve erreicht Abregeln keine Probleme Uhrzeit 15

16 Leistung Lastkurve Nicht abregelbarer Grundlastanteil Mittellast plus abregelbarer Grundlastanteil PV-Anlagen brauchen Pufferspeicher, wenn sie an sonnigen Tagen mit konventionellen Kraftwerken zusammenarbeiten müssen Spitzenlast abgeregelt Uhrzeit 16

17 Nur mit dem Bau von Pufferspeichern ist die zukünftige Abregelung der PV zu vermeiden. Aber: Stromwirtschaft baut keine Speicher. Der SFV schlägt vor: PV-Betreiber installieren die fehlenden Speicher selbst 17

18 Warum Integration in die PV-Anlage? Zahl der Pufferspeicher wächst dann im gleichen Tempo wie der Ausbau von PV-Anlagen Motivation und Initiative für schnelle Umsetzung liegt bei den PV-Betreibern Speicher benötigen Gleichstrom. PV-Anlage liefert Gleichstrom Kurze Leitungswege für Stromspitzen zwischen volatiler Quelle und Pufferspeicher Autonome Regelmechanismen Modell auch für den Sonnengürtel der Erde 18

19 Unser Ziel: Konventionelle Kraftwerke ablösen Aber: bis zu ihrer endgültigen Ablösung sollen sie sinnvoll genutzt werden, damit keine neuen Mittelund Spitzenlastkraftwerke gebaut werden müssen. Deshalb Solaranlagen ertüchtigen zum Zusammenwirken mit Grundlastkraftwerken. SFV - Vorschlag: Solareinspeisungsspitzen kappen, zwischenspeichern und abends und nachts einspeisen. 19

20 Herleitung von Einspeiseobergrenze und Speicherkapazität 20

21 Experimentelle Bestimmung der Einspeiseobergrenze und der Speichergröße Peak 3 kwh/kwp Speicherkapazität 0,3 Peak Einspeiseobergrenze 3 kwh/kwp Am sonnigsten Tag füllt der Überschuss die nächtliche Lücke Zu Grunde liegt höchster Solarertrag am Quelle SMA 21

22 Leistung Peakleistung Experimentelle Bestimmung der Einspeiseobergrenze und der Speichergröße 1,0 Peak Verlauf der Solarleistung entspricht dem Rekord- Solarertrag am Nach Aufzeichnungen von SMA 0,3 3 kwh/kwp Einspeiseobergrenze = 0,3 Peak 3 kwh/kwp Bei einer Einspeiseobergrenze von ca. 0,3 der Peakleistung füllt der Überschuss eines sonnigen Tages die nächtliche Lücke. Die dafür benötigte Speicherkapazität beträgt 3 kwh/kwp 22

23 PV-Anlage mit integriertem Pufferspeicher Direkteinspeisung Einspeisung aus Speicher Leistung in kw / kwp An sonnigen Tagen Einspeisung = 0,3 peak Uhrzeit 23

24 PV-Anlage mit integriertem Pufferspeicher Direkteinspeisung Einspeisung aus Speicher Leistung in kw / kwp 0,3 Weniger Sonne - aber noch über 0,3 peak An sonnigen Tagen Einspeisung = 0,3 peak Uhrzeit 24

25 PV-Anlage mit integriertem Pufferspeicher Direkteinspeisung Einspeisung aus Speicher 0,3 Sonne unter 0,3 peak Leistung in kw / kwp 0,3 Weniger Sonne - aber noch über 0,3 peak An sonnigen Tagen Einspeisung = 0,3 peak Uhrzeit 25

26 Leistung Darstellung bei Voller Solareinstrahlung Lastkurve Konventionelle Leistung Konventionelle Leistung Stand heute Zubau 1 Stand heute Uhrzeit 26

27 Leistung Darstellung bei Voller Solareinstrahlung Lastkurve Konventionelle Leistung Konventionelle Leistung Zubau 2 Stand heute Zubau 1 Stand heute Uhrzeit 27

28 Vergleich der Einspeiseleistungskurven bei Vervierfachung des PV-Zubaus ohne oder mit Pufferspeicher Leistung Lastkurve Zubau ohne Pufferspeicher Solarleistung heute Entscheidend ist die Solarleistungskurve bei voller Sonneneinstrahlung. 28

29 Vergleich der Einspeiseleistungskurven bei Vervierfachung des PV-Zubaus ohne oder mit Pufferspeicher Leistung Lastkurve Lastkurve Zubau ohne Pufferspeicher Solarleistung heute Zubau mit Pufferspeicher Solarleistung heute Uhrzeit Entscheidend ist die Solarleistungskurve bei voller Sonneneinstrahlung. Bei Zubau mit Pufferspeichern ist ihr Abstand zur Lastkurve fast konstant. 29

30 Leistung Darstellung bei Voller Solareinstrahlung Lastkurve Bei vollem Sonnenschein Solarenergie rund um die Uhr Stand heute Stand heute Uhrzeit 30

31 Zur energieintensiven Industrie Hochspannungsnetz Zu den EE-Methan und EE-Methanol- Produktionsanlagen Solarstrom K-Strom Niederspannungsnetz Die solare Energie wird nicht nur um die Mittagszeit, sondern ganztägig geliefert und gelangt bis in das Hochspannungsnetz 31

32 Technische Umsetzung Einspeiseobergrenzregler Pufferbatterie Netzstabilisierungsregler 32

33 Solargenerator MPP-Regler zieht jederzeit maximale Leistung Wechselrichter Einspeise- Obergrenz Regler Begrenzung der Einspeisung auf maximal 0,3 der Peakleistung Überschuss Ein- speise- Batterie- Ladegerät Batteriemanagement Batterie Öffentliches Netz Zähler 33

34 Solargenerator MPP-Regler zieht jederzeit maximale Leistung Überschuss Wechselrichter Einspeise- Obergrenz Regler max. 0,3 Peak Ein- speise- Netzstabili- sierungs- Regler Netzstabilisierungsregler kann reaktionsschnell und kurzfristig Batterieleistung über die 0,3 Peak hinaus zur Netzstützung einspeisen Batterie- Ladegerät Batteriemanagement Batterie Öffentliches Netz Zähler 34

35 Solargenerator MPP-Regler zieht jederzeit maximale Leistung Überschuss Wechselrichter Prinzip-Blockschaltbild (eine von vielen Möglichkeiten) Einspeise- Obergrenz Regler max. 0,3 Peak Netzstabili -sierungs- Regler Jährliche Netzstabilisierungsvergütung von Verteilnetzbetreiber Batterie- Ladegerät Jährliche Speicherbereitstellungsvergütung vom regelverantwortlichen Übertragungsnetzbetreiber Batteriemanagement Ein- speise- Batterie Einspeisevergütung für jede eingespeiste kwh Zähler Öffentliches Netz 35

36 Solargenerator Prinzip-Blockschaltbild (eine von vielen Möglichkeiten) MPP-Regler zieht jederzeit maximale Leistung Wechselrichter Einspeise- Obergrenz Regler max. 0,3 Peak Netzstabili -sierungs- Regler Überschuss Haushalt Stromverbraucher Batterie- Ladegerät Verbrauchs Batteriemanagement Ein- speise- Batterie Zähler Zähler Öffentliches Netz 36

37 Solargenerator Prinzip-Blockschaltbild (eine von vielen Möglichkeiten) MPP-Regler zieht jederzeit maximale Leistung Wechselrichter Einspeise- Obergrenz Regler max. 0,3 Peak Netzstabili -sierungs- Regler Überschuss Optional und bei Stromausfall Haushalt Stromverbraucher Batterie- Ladegerät Verbrauchs Batteriemanagement Ein- speise- Batterie Zähler Zähler Öffentliches Netz 37

38 Gesetzliche Bestimmungen Zur Ergänzung des EEG (SFV-Vorschlag) 38

39 Förderung von PV-Anlagen mit integrierten Stromspeichern gehört ins EEG Diskussionsbeitrag des Solarenergie- Fördervereins Deutschland e.v. (SFV) Dipl.-Ing. Wolf von Fabeck (Geschäftsführer SFV) Unter Mitwirkung von: Dr.-Ing. Eberhard Waffenschmidt Professor für elektrische Netze Klaus Köln (UfE GmbH) 39

40 Wechselrichter Einspeise- Obergrenz Regler max. 0,3 Peak Netzstabili -sierungs- Regler Kurzfristig kann und darf hier zu Stabilsierungszwecken zusätzliche Leistung über 0,3 Peak hinaus eingespeist werden. Ein- speise- Zähler 40

41 1. Reduzierung der Einspeiseleistung auf 30 Prozent der Peakleistung befreit von der Verpflichtung zur Teilnahme am Einspeisemanagement Absatz 1 Solarstromanlagen, deren Einspeisewirkleistung am Verknüpfungspunkt mit dem aufnahmepflichtigen Netz durch eine technische Einrichtung auf 30 Prozent der Peakleistung reduziert ist, werden von der Verpflichtung zur Teilnahme am Einspeisemanagement (nach 6 und 11 EEG 2012) befreit. Absatz 2 Die verpflichtende Reduzierung der Einspeiseleistung auf 0,3 der Peakleistung gilt für den gesamten aus diesen Anlagen in das Versorgungsnetz eingespeisten Strom einschließlich zwischengespeicherten Solarstroms. Absatz 3 Zusätzlich zum Zweck der Netzstabilisierung eingespeister Strom unterliegt nicht der Reduzierung nach den Abs.1 u. 2 41

42 2. Speicherbereitstellungsvergütung Absatz 1 Für die Integration eines Pufferspeichers in eine auf 0,3 der Peakleistung leistungsreduzierte PV-Anlage wird eine jährliche Speicherbereitstellungsvergütung durch den regelverantwortlichen Übertragungsnetzbetreiber (ÜNB) gezahlt. Absatz 2 Die Laufzeit der Speicherbereitstellungsvergütung beträgt 20 volle Kalenderjahre gerechnet vom Zeitpunkt der Speicherinstallation an. Zusätzlich wird vor Beginn des ersten vollen Kalenderjahres für jeden vollen Monat nach dem 28.Februar je ein Zehntel der in Absatz 3 genannten Speicherbereitstellungsvergütung gezahlt. Absatz 3 Die Speicherbereitstellungsvergütung beträgt jährlich 80 Euro für eine Speicherkapazität von 1 kwh. Eine nachträgliche Erweiterung des Speichers in Schritten von 1 kwh ist zulässig und wird ebenfalls nach Absatz 2 berechnet. Der Anlagenbetreiber darf maximal 3 kwh Speicherkapazität pro installierter kwp- Peakleistung geltend machen. Absatz 4 Der Anlagenbetreiber muss dazu einmalig in jedem Sommerhalbjahr die Leistung seines Batteriesatzes messtechnisch nachweisen. (Dazu reicht ein im im verplombten Teil der Leitung zwischen Einspeisezähler und Hausanschlusskasten angebrachter Maximum-Stromzähler, der nur die nächtlichen Ströme vom Zähler in den Hausanschlusskasten erfasst und der am 28. Februar automatisch auf Null zurückgesetzt wird. 42

43 3. Stabilisierungsbonus bei aktiver Teilnahme an der Netzstabilisierung Absatz 1 Die Integration einer Einrichtung zur autonomen Stabilisierung der lokalen Netzspannung sowie zur autonomen Beteiligung an der Frequenzstabilisierung in eine batteriegepufferte PV-Anlage wird mit einem jährlichen Stabilisierungsbonus von 10 Euro pro kwp installierter PV-Leistung durch den aufnahmepflichtigen Verteilnetzbetreiber vergütet. Absatz 2 Die Laufzeit des Stabilisierungsbonus beträgt 20 volle Kalenderjahre gerechnet vom Zeitpunkt der Installation der Stabilisierungseinrichtung an. Zusätzlich wird vor Beginn des ersten vollen Kalenderjahres für jeden vollen Monat nach dem 28.Februar je ein Zehntel des in Absatz 1 genannten Stabilisierungsbonus gezahlt. 43

44 4. Freiwilliger Speichereinsatz vor dem Verpflichtungstermin wird belohnt ( Sprinterbonus ) Absatz 1 Die Speicherbereitstellungsvergütung wird auch für PV- Anlagen mit einem Inbetriebnahmedatum vor dem gewährt, wenn die Reduzierung der Einspeiseleistung auf 0,3 der Peakleistung und der Einsatz der Speicherbatterie vor diesem Datum vorgenommen wurde. Die jährliche Speicherbereitstellungsvergütung erhöht sich dann um 50 Cent/kWp für jeden vollen Monat vorgezogenen Speichereinsatz. Absatz 2 Der Stabilisierungsbonus wird auch für PV-Anlagen mit einem Inbetriebnahmedatum vor dem gewährt, wenn eine Speicherbatterie sowie eine Einrichtung zur autonomen Stabilisierung der lokalen Netzspannung sowie zur autonomen Beteiligung an der Frequenzstabilisierung installiert wurden. 44

45 5. Degression der Speicherbereitstellungsvergütung Für jedes volle Kalenderjahr, welches das Inbetriebnahmedatum später als der liegt, vermindert sich die jährliche Speicherbereitstellungsvergütung technologieabhängig für die gesamte Vergütungsdauer um 5 bis 15 Prozent. 45

46 6. Eigenverbrauch oder Eigenvermarktung Eine Vergütung für selbst verbrauchten oder selbst vermarkteten Solarstrom entfällt Anmerkung: Eigenverbrauch ist nicht untersagt, wird aber nicht noch zusätzlich vergütet Diese Bestimmung dient der Klarstellung. 46

47 7. Integration von Pufferspeichern in PV-Anlagen befreit Netzbetreiber nicht von ihrer Verantwortung für die Stromspeicherung 9 (1) EEG: Netzbetreiber sind auf Verlangen der Einspeisewilligen verpflichtet, unverzüglich ihre Netze entspechend dem Stand der Technik zu optimieren, zu verstärken und auszubauen oder Stromspeicher zu integrieren, um die Abnahme, Übertragung und Verteilung des Stroms aus Erneuerbaren Energien oder Grubengas sicherzustellen. Ferner 3 Nr. 7 EEG: "Netz" (ist) die Gesamtheit der miteinander verbundenen technischen Einrichtungen zur Abnahme, Übertragung, Verteilung und Speicherung von Elektrizität für die allgemeine Versorgung. Nachträgliche Einfügung in rot. 47

48 Alternativen? Eigenverbrauch Demand Side Management Gaskraftwerke 48

49 Möglichkeiten der Abhilfe? - Eigenverbrauch? - Demand Side Management? - Bau von rasch regelbaren Gaskraftwerken (GuD)? 49

50 Leistung Einspeisung ins Hausnetz statt ins öffentliche Netz? Schematische Darstellung 40 GW Konvention. Leistung Lastkurve Konvention. Leistung Eigenverbrauch (grüne Kurve) - vermindert die solare Spitze - vermindert aber die Lastkurve im gleichen Sinne. Ändert somit nicht die bereitzustellende konventionelle Leistung Solar in einigen Jahren Solar in einigen Jahren Uhr 50

51 Leistung Schematische Darstellung Demand Side Management Mehr Verbrauch 40 GW Lastkurve Konvention. Leistung Konvention. Leistung Weniger Verbrauch Zeitliche Verschiebung des Stromverbrauchs ändert die Solarleistung nicht, sondern nur die Lastkurve. Sollte deshalb nicht nur auf PV- Betreiber, sondern auf alle Stromverbraucher angewendet werden. Solar ohne Pufferspeicher bei ungebremstem Ausbau Solar ohne Pufferspeicher bei ungebremstem Ausbau Uhr 51

52 GuD-Kraftwerke sind besser regelbar als Braunkohle oder Atomkraftwerke, aber Einführung der PV-Pufferspeicher löst die Aufgabe schneller. Planung, Genehmigung und Bau neuer GuD- Kraftwerken würden Zeit und Engagement der Energiewirtschaft erfordern. Außerdem beträgt ihre Lebensdauer (CO2- Erzeugung) 35 Jahre. Erzeugung von EE-Methan als Brennstoff erst möglich mit PV- und Wind-Pufferspeichern. 52

53 Ablaufplan für die Energiewende Ziel: Bildung einer strategischen Reserve aus EE 53

54 Anspruchsvollste Aufgabe der Energiewende EE-Methanol in unterirdischen (Heizöl)Tanks im Garten oder im Keller Dezentrale KWK-Anlagen EE-Methan im Gasnetz Ziel: EE-Strom für Wochen ohne Wind und Sonne GuD- Kraftwerke 54

55 Größenordnung 100 TWh pro Jahr! Das lässt sich nicht so rasch mal eben aus volatilen Überschüssen bereitstellen. Strategische Reserve EE-Methanol und EE-Methan EE-Methan im Gasnetz EE-Methanol in unterirdischen (Heizöl)Tanks im Garten oder im Keller Dezentrale KWK-Anlagen Ziel: EE-Strom für Wochen ohne Wind und Sonne GuD- Kraftwerke Version 59 55

56 Erzeugung von Methanol und Methan aus dem CO2 der Atmosphäre Strategische Reserve EE-Methanol und EE-Methan EE-Methan im Gasnetz EE-Methanol in unterirdischen (Heizöl)Tanks im Garten oder im Keller Dezentrale KWK-Anlagen Ziel: EE-Strom für Wochen ohne Wind und Sonne GuD- Kraftwerke Version 59 56

57 Auslastung der EE- Methanol- und Methan- Produktionsanlagen muss gleichmäßig erfolgen Notwendig: vergleichmäßigte Überschüsse aus Sonne und Wind Erzeugung von Methanol und Methan aus dem CO2 der Atmosphäre Strategische Reserve EE-Methanol und EE-Methan EE-Methan im Gasnetz EE-Methanol in unterirdischen (Heizöl)Tanks im Garten oder im Keller Dezentrale KWK-Anlagen Ziel: EE-Strom für Wochen ohne Wind und Sonne GuD- Kraftwerke Version 59 57

58 Start Pufferspeicher für PV-Anlagen, weil andernfalls mit konventionellen Kraftwerken inkompatibel PV-Überschüsse auch nachts verfügbar Dazu (besonders im Winter) Pufferspeicher für Windparks, weil bereits abgeregelt wird Wind-Überschüsse werden geglättet Notwendig: vergleichmäßigte Überschüsse aus Sonne und Wind Erzeugung von Methanol und Methan aus dem CO2 der Atmosphäre Strategische Reserve EE-Methanol und EE-Methan EE-Methan im Gasnetz GuD- Kraftwerke EE-Methanol in unterirdischen (Heizöl)Tanks im Garten oder im Keller Dezentrale KWK-Anlagen Ziel: EE-Strom für Wochen ohne Wind und Sonne 58

59 Markteinführung von PV-Anlagen mit integrierten Stromspeichern im EEG Kompatibilität ungepufferter PV mit dem derzeitigen Kraftwerkspark zukünftig nicht mehr gegeben SFV-Vorschlag: PV-Betreiber sollen notwendige Pufferspeicher selbst installieren Einspeiseobergrenze und Speicherkapazität Technische Umsetzung: Speicherung, Netzstabilisierung Gesetzliche Bestimmungen zur Ergänzung des EEG Alternative Eigenverbrauch? Alternative - Demand Side Management? Ablaufplan bis zum Endziel Strategische Reserve für Wochen ohne Wind und Sonne beginnt mit PV-Pufferung 59

60 Diskussionsbeitrag - wird laufend aktualisiert Jeweils aktuellste Fassung: 60