Errichtung und Betrieb von Power-To-Heat Anlagen in sta dtischen Ballungsgebieten der D-A-CH Region

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1 ENERGY RESEARCH AUSTRIA Errichtung und Betrieb von Power-To-Heat Anlagen in sta dtischen Ballungsgebieten der D-A-CH Region Demonstrationsanlage der BTB in Berlin Adlershof Robert Hinterberger, Johannes Hinrichsen 9. Internationale Energiewirtschaftstagung an der TU Wien Wien, Februar 2015 Praterstrasse 62-64, A-1020 Wien Tel: ; Fax:

2 Inhalt Projektgebiet Berlin Adlershof Technische Umsetzung der P2H-Anlage Vermarktung der P2H-Anlage am Regelenergiemarkt Verwertung von EE-Überschussstrom Schlussfolgerungen, nächste Schritte 2

3 Berlin Adlershof Bild gemischter Adlershof Technologie-, Wissenschafts- & Medienstandort > 400 ha ca. 900 Firmen 17 wissenschaftliche Einrichtungen 3 Bildquelle: WISTA Management GmbH

4 BTB in Berlin Bernau Schönerlinde BTB dezentral: 5 > 15 GWh/a 0,5-5 Gwh/a < 0,5 GWh/a Anzahl d. Anlagen BTB zentral: Wärme 2 KWK 1 1 < 10 GWh/a Gwh/a 10 > 100 GWh/a Fernwärmenetz Regenerative Erzeugung

5 Wärmeverbundnetz Berlin - Südost HKW Schöneweide 35 MW Wärme 9 MW Strom HKW Adlershof MW Wärme 13 MW Strom HHKW Berlin-Neukölln MW Wärme 20 MW Strom

6 Synergien der Strom- und Wärmeversorgung Wärmesysteme puffern das Stromsystem mit P2H-Anlagen, KWK-Anlagen und Wärmespeichern Stromlast Wärmelast Netzüberlastung Frequenzschwankungen P2H-Anlage fluktuierende, regenerative Erzeugung (Wind, PV) KWK-Anlage Wärmespeicher Kessel Quelle: BTB Strom Gas Wärme

7 Regelleistung aus KWK- und P2H-Anlagen Einsatzpotential von KWK-Anlagen Sekundärreserveabruf in Ostdeutschland (Übertragungsnetzbetreiber 50 HERTZ am 1. und 2. August 2014) Einsatzpotential von P2H-Anlagen Quelle: 50 Hertz, Ergänzungen BTB

8 Einsatz flexibler KWK- und P2H-Anlagen Einsatz von P2H Einsatz KWK von KWK Quelle: Agora-Energiewende, Ergänzungen BTB

9 P2H-Module am Standort Adlershof Stromnetz Adlershof Fernwärmenetz P2H-Module (6 MW) Heizkraftwerk Adlershof Stromnetz Berlin KWK-Anlagen (14 MW) Kesselanlagen (80 MW) Wärme- Speicher (2.000 m³) Strom Gas Wärme Quelle: BTB

10 Heizkraftwerk in Berlin Adlershof Kessel: 80 MW th Gasturbine: 5 MW el 9 MW th 4 BHKW-Module: 8 MW el 8 MW th SRL/MRL negativ: 4 MW el Druckwasserspeicher: 100 MWh th

11 Preisentwicklung der Regelenergiemärkte in D-A-CH Ländern (negative SRL) Quelle: APG 11

12 Umsetzung der Energiewende ist auf Ebene der Stromwirtschaft alleine nicht möglich Quelle: Gregor Hampel/Stromnetz Berlin 12

13 Power-To-Heat die wichtigsten Eckdaten Technologien sind ausgereift Je nach Leistung stehen unterschiedliche Technologieanbieter zur Auswahl (Elektrodenheizkessel, Widerstandsheizung) Investitionskosten: < 10% als jene von Power-To-Gas In Dänemark: Beseitigung regulatorischer Hemmnisse im Jahr 2008 eine Vielzahl von P2H-Anlagen wurden installiert Bisherige Umsetzungsprojekte in Deutschland ausschließlich zur Bereitstellung von SRL, nicht jedoch zur Verwertung von EE- Überschussstrom 13

14 Motivation: Power-To-Heat zur Verwertung von erneuerbaren Überschussstrom Beispiel 50 Hertz Regelzone: Anzahl der Tage im jeweiligen Kalenderjahr, an denen Maßnahmen gema ß 13 (2) i. V. m. 11 EEG gesetzt werden mussten Quelle: Thesenpapier: Power-To-Heat als Instrument zur Effizienzsteigerung der Energiewende (Entwurf; Daten aus [Ziemann 2013], [50 Hertz 2014] 14

15 Beispiel: EE-Abregelungen durch 50 Hertz Transmission im Dezember 2014 Megawatt Viertelstundenwerte Dezember

16 Markthemmnisse für Power-To-Heat Kostenbelastung von P2H durch Steuern, Abgaben und sonstigen Kostennachteilen bei Stromkosten von Null Euro (Angaben in Euro/MWh) Kosten: > 130 /MWh Quelle: Thesenpapier: Power-To-Heat als Instrument zur Effizienzsteigerung der Energiewende (Entwurf; Zahlen bzw. Berechnung nach [Goẗz 2013] 16

17 Bisherige Aktivitäten zu Power-To-Heat (Auswahl) Erarbeitung eines Thesenpapiers/Handlungsempfehlungen im Rahmen von INFRA-PLAN Vernetzungs- und Abstimmungstreffen von (potentiellen) P2H- Betreibern in 2013 und 2014 Vorantreiben der politischen Diskussion 6 konkrete Maßnahmenvorschläge Energiewirtschaftsgesetz Erneuerbare-Energien-Gesetz Stromnetzzugangsverordnung Stromsteuergesetz Kurzfassung: Befreiung von Netzgebühren, Umlagen und Steuern, wenn der P2H-Einsatz netzdienlich erfolgt ( und nur dann ) 17

18 Integration von EE durch Power-To-Heat erfordert Aktivitäten auf 3 Handlungsebenen Nationale Ebene Regulatorische Rahmenbedingungen Politik, Interessensvertreter, ÜNBs,... Regionale Ebene (z.b. 50 Hertz Regelzone) Energiewirtschaftliche Umsetzung, Sicherstellung Netzdienlichkeit, IKT P2H-Betreiber, ÜNB, VNBs,... Lokale Ebene Technische Umsetzung, Integration in Fernwärmenetze Stadtwerke, Kraftwerksbetreiber Quelle: NEW ENERGY 18

19 Mögliche Szenarien bezüglich der Abregelung von EE-Erzeugern in Deutschland (Diskussion) 2000 Abregelungen in der 50 Hertz Regelzone (in GWh pro Jahr) y = 4,5216x 2,1034 R² = 0,7342 y = 50,214x - 78,254 R² = 0,8845 y = 126,46ln(x) - 41,172 R² = 0,

20 Entwicklungspfad von Power-To-Heat in Deutschland Quelle: BTB, NEW ENERGY, TU Berlin 20

21 Entscheidend für P2H in Nordostdeutschland: Netzverstärkung/ ausbau nordöstlich von Berlin Quelle: Netzentwicklungsplan

22 Power-To-Heat in Österreich und Schweiz: unterschiedliche Entwicklungspfade (Wind) Quelle: BTB, NEW ENERGY, TU Berlin 22

23 Zusammenfassung Abregelung von EE-Erzeugern nimmt massiv zu, insbesondere im Nordosten Deutschlands Nutzung von Überschussstrom ist volkswirtschaftlich sinnvoll Sachgerechte Abgrenzung zum normalen Strommarkt ist möglich neue Rollen für Übertragungsnetzbetreiber Vorschläge für Regulierung liegen vor Umsetzung im Rahmen des neuen Strommarktdesigns angestrebt Vorschläge sind kostenneutral keine Förderung von Technologien, sondern Ermöglichung von Netzdienlichkeit 23

24 Nächste Schritte Konkretisierung der tatsächlichen Standortpotentiale Vorantreiben der (energiepolitischen) Diskussion - Überwindung der aktuellen Marktbarrieren durch neues Strommarktdesign ( Grünbuch ) Entwicklung von neuen Abregelmechanismen und Betriebsweisen für P2H-Anlagen in Zusammenarbeit mit Übertragungsnetzbetreibern 24

25 Danke für die Aufmerksamkeit Robert Hinterberger ENERGY RESEARCH AUSTRIA NEW ENERGY Capital Invest GmbH Johannes Hinrichsen BTB Blockheizkraftwerks- Träger- und Betreibergesellschaft mbh Berlin T: +43 /1 / E: Robert.Hinterberger@energyresearch.at T: +49 / 30 / E: Johannes.Hinrichsen@btb-berlin.de Projekthomepage: Die dargestellten Arbeiten erfolgten im Rahmen des vom deutschen Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) geförderten Projekts Energiestrategie Berlin Adlershof 2020 sowie des transnationalen Projektes INFRA-PLAN, das im Rahmen der Smart Grids/Smart Cities D-A-CH Kooperation durch das Bundesministerium für Verkehr, Innovation und Technologie (BMVIT) gefördert und die Forschungsförderungsgesellschaft abgewickelt wird. 25