Energiespeicher Bedeutung für das Gelingen der Energiewende

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1 HTW-Symposium Dezentrale Solarstromspeicher für die Energiewende Energiespeicher Bedeutung für das Gelingen der Energiewende, BDEW e. V.

2 Übersicht 1. Einführung / Energiewende 2. Flexibilitätsbedarf 3. Energiespeicher / Speicherdienstleistungen 4. Energy-Only-Markt / Regelenergiemarkt 5. Regulierung & Gesetzeslage 6. Fazit Seite 2

3 1. Einführung / Energiewende Seite 3

4 * Energiewende / Politische Ziele im Strombereich Ausstieg aus der Kernenergienutzung bis 2022 Reduzierung des Stromverbrauchs: 10 % bis % bis % Anteil der Erneuerbaren Energien am Bruttostromverbrauch (heute ~ 28 %): 60% 45% 4% 5% 5% 6% 7% 7% 8% 8% 9% 10% 12% 14% 15% 16% 17% 20% 25% 26% 40% 55% Quelle: Energiekonzept der Bundesregierung 2011 / Koalitionsvertrag 2013, EEG 2014, BDEW (Stand 05/2014) Seite 4

5 1. Brutto-Stromerzeugung 2014 Seite 5

6 MW 1. Installierte Leistung Erneuerbare Energien StrG EEG Maximale Last: ca MW Minimale Last: ca MW 0 thermische Abfallbehandlung Wasserkraft >5 MW* Wasserkraft <5MW* Biomasse Wind-Onshore Wind-Offshore Photovoltaik Geothermie** * Aufteilung teilweise geschätzt; **Geothermie nicht sichtbar (2011: 10 MW) Quelle: BDEW, BMU-Leitstudie 2011 Seite 6

7 1. Rollentausch Anteil der Erneuerbaren Energien am Brutto-Inlandsstromverbrauch in Deutschland: 2012 Zieljahr 2050 konventionelle Energieträger: ca. 80% Erneuerbare: ca. 20% konventionelle Energieträger: ca. 20% Erneuerbare: ca. 80% Quellen: BDEW, AG Energiebilanzen,Stand: 08/2012; Ziele der BR Seite 7

8 2. Flexibilitätsbedarf Michael Metternich Seite 8

9 2. Regionaler Bedarf an Energiespeichern Quelle: E.ON Die Erneuerbare-Energien-Einspeisung im 20 kv-netz in Falkenhagen (E.ON P2G- Pilotanlage) zeigt, dass bereits heute in einzelnen Regionen Speicher nützlich sind. Seite 9

10 2. Wind und PV / Beitrag zur gesicherten Leistung MW PV Wind-Onshore Installierte Leistung Gesicherte Leistung Quelle: Eigene Darstellung nach Bericht der deutschen ÜNB zur Leistungsbilanz 2014 nach EnWG 12 Abs. 4 und 5, Stand: Seite 10

11 MW /MWh 2. Zusammenspiel von EE und Backup-KW Samstag, Residuallast: MW 65 % Lastabdeckung durch Wind & PV Sonntag, Montag, Stunden später Residuallast: MW 3 % Lastabdeckung durch Wind & PV -100 /MWh Dienstag, Wind Photovoltaik Stromverbrauch Spotpreis [ /MWh] Mittwoch, Quellen: Übertragungsnetzbetreiber, EEX, BDEW (eigene Berechnungen) Seite 11

12 3. Energiespeicher / Speicherdienstleistungen Michael Metternich Seite 12

13 3. Energiespeichertechnologien Pumpspeicherkraftwerke Batterien E-Mobility Power-to-Heat Power-to-Gas Seite 13

14 3. PSW in Mitteleuropa Übersicht über Pumpspeicherkraftwerke (> 300 MW) in D, A, CH, LUX PSW Markersbach (1.050 MW) Stauinhalt: 6,5 Mio. m³ PSW Hohenwarte II (320 MW Stauinhalt: 3,3 Mio. m³ PSW Waldeck II (480 MW) Stauinhalt: 4,3 Mio. m³ PSW Goldisthal (1.060 MW) Stauinhalt: 12,0 Mio. m³ PSW Vianden (1.096 MW) Stauinhalt: 6,8 Mio. m³ PSW Wehr(980 MW) Stauinhalt: 4,4 Mio. m³ PSW Säckingen (370 MW) Stauinhalt: 2,2 Mio. m³ Bestand PSW Installierte Leistung in Deutschland: ca MW Installierte Leistung am deutschen Stromnetz: ca MW Speicherkapazität in Deutschland: ca. 40 GWh PSW Kops II (450 MW) Stauinhalt: 43 Mio. m³ PSW Grimsel II (311 MW) Stauinhalt:... Mio. m³ Quelle: BDEW, Stand 2013 Seite 14

15 3. PSW-Projekte in Mitteleuropa Neubau Erweiterung Ausbau-Potenzial PSW Geplante Projekte (bis 2025): ca MW Hydroprojekt Ingenieurgesellschaft mbh: Baden-Württemberg: 201 konfliktarme Standorte mit 116 GW Gesamtleistung und 928 GWh Arbeitsvermögen) Thüringen: 10 Standorte mit einer Gesamtleistung von 4,8 GW bzw. 38,7 GWh Bayern: 16 besonders geeignete Standorte mit einer Gesamtleistung von 11 GW bzw. 16 GWh) Fichtner GmbH & Co. KG: Niedersachsen: 83 PSW-Standorte mit einer Gesamtleistung von 19,6 GW und einer Speicherkapazität von 98,2 GWh (die 10 wirtschaftlichsten Standorte: 3,8 GW und 19,2 GWh). Realisierung derzeit unwahrscheinlich! Quelle: BDEW (Stand 2014), HPI (2012/2014), Fichtner (2014) Seite 15

16 3. (Groß-)Batteriespeicherprojekte (Beispiele) Stromspeich. Braderup (Bosch & BWP ) Battery Park Schwerin Li-Ionen (WEMAG) 5 MW / 5 MWh Primärregelleistung Präqualifikation: 08/2014 Li-Ionen & Vanadium- Redox-Flow 2+0,25 MW / 2+1 MWh Inbetriebnahme: 07/2014 (Li-Ionen) RRKW Feldheim (Energiequelle & Enercon) Li-Ionen 10 MW / 6,5 MWh Inbetriebnahme (final): vrsl Technology Center Berlin (Younicos)/Vattenfall/ Li-Ionen & Sodium Sulfur 1.2 MW / 6.2 MWh Primärregelleistung Präqualifikation: 12/2012 Quelle: Younicos, Bosch, Energiequelle Seite 16

17 3. Hausspeicher (Beispiele) WEMAG ReeVOLT! (bis 5 kwh) EWE-EQOO (5,4 bis 8,1 kwh) RWE HomePower (4,5 bis 13,5 kwh) Quelle: BDEW, WEMAG, RWE. EWE Seite 17

18 3. P2G-Projekte in Deutschland Wasserstofftankstelle HafenCity Audi e-gas Projekt Windpark RH2-WKA Hybridkraftwerk Prenzlau Pilotanlage Falkenhagen RWE-Demonstrationsanlage H2Herten CO2RRECT Methanisierung am Eichhof HYPOS BioPower2Gas Multi-Energie-Tankstelle H2BER H2-Forschungszentrum Cottbus sunfire Power-to-Liquids Thüga-Demonstrationsanlage Energiepark Mainz Mikrobielle Methanisierung Power-to-Gas im Eucolino Verbundprojekt "Power-to-Gas" Quelle: Eigene Darstellung nach Daten der dena-strategieplattform Power to Gas Seite 18

19 3. Bereitstellung von Systemflexibilität durch Energiespeicher (technologieabhängig) Erzeugungsausgleich: Spotmärkte und Terminmärkte (Börse und OTC) Bereitstellung von Systemdienstleistungen (heute: v. a. durch konv. Kraftwerke): Netzengpassmanagement (insb. Redispatch) Gradientensteuerung (Ramping) Primärregelleistung (positiv und negativ) Sekundärregelleistung (positiv und negativ) Minutenreserveleistung (positiv und negativ) Momentanreserve (sofortige Frequenzstützung) Betriebsführung Frequenzhaltung durch Wirkleistungsregelung Bereitstellung von Kurzschlussleistung Bereitstellung von Blindleistung Schwarzstartfähigkeit Unterbrechungsfreie Stromversorgung (USV) Beitrag zur gesicherten Leistung Spannungshaltung und -qualität Versorgungssicherheit und -wiederaufbau Quelle: angelehnt an Sterner, M; Stadler, I; Energiespeicher - Bedarf, Technologien, Integration, Springer-Vieweg Verlag Heidelberg, Berlin, New York (2014). Seite 19

20 3. Bedeutung von Energiespeichern / Blackout November 2006 (22:10 Uhr): Störung im europäischen Verbundnetz (erstreckt sich von Portugal bis Polen und von Dänemark bis Griechenland) versorgt 450 Mio. Menschen Betroffen: 10 Mio. Menschen in Deutschland (EU: 120 Mio. Menschen) Ursache: Fehler bei der planmäßigen Abschaltung einer 380-kV- Freileitung in der Regelzone von E.ON (heute TenneT TSO) Überlastung in benachbarten Leitungen (zu diesem Zeitpunkt flossen ca MW Strom nach West- und Südeuropa) Europaweite Kettenreaktionen, das europäische Netz teilte sich in drei Netzblöcke Trennungslinie quer durch Deutschland und Österreich Starten großer PSW-Kapazitäten (ca MW) in der Regelzone von Vattenfall Europe Transmission (heute 50Hertz Transmission) in wenigen Minuten Reduzierung der entstandenen Überfrequenz (Ergebnis: Blackout konnte in diesem Netzblock verhindert werden) In den übrigen Regelzonen in Deutschland gelang auch aufgrund der dortigen PSW der Netzwiederaufbau (Schwarzstart) Quelle: BDEW, ÜNB, Wikipedia Seite 20

21 3. Bedeutung von Energiespeichern / Vermeidung eines Blackouts am 28. März 2012 Ausfall der 380-kV-Freileitung Wolmirstedt Helmstedt (21:06 Uhr bis 01:05 Uhr) bei 9,3 GW Windeinspeisung (installierte Leistung in 50Hertz-Regelzone: 11,6 GW) Überlastung der gesamten 380-kV-Nord-Süd-Leitungen Umschalten der PSW Goldisthal, Hohenwarte 2 und Markersbach in wenigen Minuten von +500 MW Turbinenbetrieb auf MW Pumpbetrieb Sofortige Entlastung im gesamten 380-kV- Netz und Vermeidung eines (ggf. länderübergreifenden) Blackouts Quelle: Vattenfall ( Wissen 05 Daten, Fakten, Einblicke in die Energiewirtschaft Pumpspeicherwerke ) Seite 21

22 4. Energy-Only-Markt / Regelenergiemarkt Michael Mathias Metternich Timm Seite 22

23 4. Preisentwicklung an der Strombörse (II) Spotmarkt Tagesindizes ( ) EPEX Spot Tagesindizes Phelix Day Base/Phelix Day Peak (gleitender 30-Tages-Duchschnitt) Peak: 57,12 /MWh Peak: 48,51 /MWh Peak: 43,13 /MWh Base: 51,15 /MWh Base: 42,60 /MWh Base: 37,78 /MWh Diff: 5,97 /MWh Diff: 5,91 /MWh Diff: 5,35 /MWh Peak: 35,67 /MWh Base: 32,30 /MWh Diff: 3,37 /MWh Quelle: EEX, BDEW Seite 23

24 Jan. 12 Mrz. 12 Mai. 12 Jul. 12 Sep. 12 Nov. 12 Jan. 13 Mrz. 13 Mai. 13 Jul. 13 Sep. 13 Nov. 13 Jan. 14 Mrz. 14 Mai. 14 Jul. 14 Sep. 14 Nov. 14 Durchschnittlicher Spotmarktpreis* in /MWh 4. Spotmarktpreis / Peak-Off-Peak-Spread Monatsmittelwerte am Intra-Day-Markt ( ) EPEX Spot Intra-Day-Strom-Handel Average Peak-Off-Peak-Spread Average Low Price Average High Price Peak-Off-Peak- Spread < 20 EUR / MWh * Monatlicher Durchschnittspreis Quellen: Eigene Darstellung nach EEX, BDEW Seite 24

25 4. Speicherbetrieb unrentabel Mit sinkenden Spreads verliert das Geschäftsmodell von PSW seine Grundlage Quelle: EnBW 2012 Seite 25

26 4. Überblick EOM und Regelenergiemarkt Energy-Only-Markt: Terminmarkt Phelix Futures (Baseload-, Peakload- und Off-Peak- Kontrakte) langfristige Geschäfte mit z.t. mehrjährigen Laufzeiten Spot-Markt (Day-Ahead-Markt, Intra-Day-Markt) Regelenergiemarkt: Leistung Primärregelung (PRL) - Gebotsuntergrenze: 1 MW - Aktivierung: <30 Sek. Sekundärregelung (SRL) - Gebotsuntergrenze: 5 MW - Aktivierung: <5 Min. Minutenreserve(MRL) - Gebotsuntergrenze: 5 MW - Aktivierung: <15 Min. 30 Sek. 5 Min. 15 Min. Wöchentliche Ausschreibung 1 Produkt (Leistungspreis) Wöchentliche Ausschreibung 4 Produkte (POS/NEG/HT/NT) (Leistungs- und Arbeitspreis) Tägliche Ausschreibung 12 Produkte (Leistungs- und Arbeitspreis) Quelle: Eigene Darstellung Seite 26

27 Leistungspreis (EUR/MWh) 4. Regelenergiemarkt / Entwicklung der Leistungspreise 25 Mittlere Leistungspreise Quelle: BDEW PRL SRL Pos SRL Neg MRL Pos MRL Neg Mittlere Leistungspreise entsprechen einem Leistungsgewichteten Mittel [ /MWh] Seite 27

28 Arbeitspreis (EUR/MWh) 4. Regelenergiemarkt / Entwicklung der Arbeitspreise 800 Mittlerer Arbeitspreis SRL Pos SRL Neg MRL Pos MRL Neg Einführung negativer Arbeitspreise Monat Quelle: BDEW Seite 28

29 5. Regulierung & Gesetzeslage Michael Mathias Metternich Timm Seite 29

30 5. Problem: Speicher = Letztverbraucher? Funktion Energiespeicher: Situation heute Stromerzeugung Stromnetz Letztverbraucher Im existierenden Rechtsrahmen gibt es die Systemkomponente Energiespeicher nicht. Energiespeicher Wärme- / Gasnetz Quelle: Eigene Darstellung (BDEW) Seite 30

31 5. Gesetzliche Regelungen zu Energiespeichern EEG-Umlage ( 60 Abs. 3 EEG 2014): Ausschließlich Strom-zu-Strom-Speicher (Power-to-x-to-Power-Anlagen) sind von der EEG-Umlage befreit (v. a. PSW und Batteriespeicher) Netzentgelte ( 118 Abs. 6 EnWG): Bislang profitieren gem. 118 Abs. 6 EnWG nur neue Stromspeicher und Power-to-Gas- Anlagen und modernisierte PSW von einer zeitlich befristeten Netzentgeltbefreiung. Stromsteuer ( 9 Abs. 1 Nr. 2 StromStG): Befreiung der Stromentnahme zur Stromerzeugung gilt bislang nur für PSW Weitere Kosten- und Abgaben KWK-Umlage Konzessionsabgaben 19 Abs. 2 StromNEV-Umlage Umsatzsteuer Offshore-Haftungsumlage Folge: Der Peak-/Off-Peak-Spread wird weiter verringert! Seite 31

32 5. Aktivitäten des Gesetzgebers Seit 2008 erfolgten nur wenige Verbesserungen der gesetzlichen Rahmenbedingungen für einzelne Energiespeichertechnologien durch den Gesetzgeber, sie lösten das Grundproblem nicht! Der Koalitionsvertrag zwischen CDU/CSU und SPD enthält erstmalig auf Seite 57 ein eigenes Kapitel zu Energiespeichern ( Speicher ): Prüfung des technisch und wirtschaftlich verfügbaren Speicherpotenzials Technologieneutrale Ausgestaltung der Rahmenbedingungen für Energiespeicher Koalition will, dass Pumpspeicherwerke auch künftig ihren Beitrag zur Netzstabilität wirtschaftlich leisten können. Überprüfung der Letztverbraucher-Pflichten von Energiespeichern Fortführung des bereits angelegten Forschungsprogramms ABER: Im Rahmen der aktuellen EEG-Novelle erfolgten trotz der o. g. Absichtserklärung des Gesetzgebers keine Verbesserungen der regulatorischen Rahmenbedingungen für Energiespeicher. Seite 32

33 5. Definition Energiespeicher durch BDEW Der BDEW hat am 6. Juni 2014 einen Vorschlag für eine Definition des Begriffes Energiespeicher und für eine Befreiung entsprechender Anlagen von Netzentgelten und Letztverbraucherabgaben vorgelegt. Im Detail: Einheitliche Definition des Begriffes Energiespeicher sowie der Unterkategorien Stromspeicher im Stromversorgungssystem und Gasspeicher im Gasversorgungssystem im EnWG sowie in weiteren relevanten Gesetzen. Vorschläge zur Befreiung von Stromspeichern im Stromversorgungssystem von (Strom-)Netzentgelten Befreiung von Stromspeichern im Stromversorgungssystem und weiteren Energiespeichern von der EEG-Umlage (insofern letztere der Markt- und Systemintegration der EE dienen) Online unter: Adressierung weiterer für Energiespeicher existierender Hemmnisse (Ein- und Ausspeicherentgelte für Gasspeicher, EEG-Umlage für Trinkwasserturbinen etc.) Seite 33

34 6. Fazit Seite 34

35 6. Fazit (I) Die Bedeutung von Energiespeichern steigt mit dem Voranschreiten der Energiewende: Ausbau v. a. dargebotsabhängiger Erneuerbarer Energien (Wind und PV) Ausscheiden konventioneller Back-up-Kraftwerke steigender Flexibilitätsbedarf zur Aufrechterhaltung der Systemstabilität und Versorgungssicherheit Flexibilitätsbedarf (technisch): Energiespeicher und andere Flexibilitätsoptionen sind zunehmend wichtig, um Systemdienstleistungen und weitere Speicherdienstleistungen im System bereitzustellen und damit die Versorgungssicherheit zu gewährleisten Je nach Anforderung im System, sind unterschiedliche Energiespeichertechnologien erforderlich, um die gewünschte Speicher- / Systemdienstleistungen bereitzustellen. Seite 35

36 6. Fazit (II) Das aktuelle Strommarktdesign (EOM und Regelenergiemarkt) bilden aktuell diesen physikalischen Flexibilitätsbedarf ökonomisch nicht ausreichend ab. Eine Reform des Marktdesigns ist erforderlich, um das hohe Maß an Versorgungssicherheit in Deutschland auch in Zukunft sicherzustellen. Die rechtlichen Rahmenbedingungen stellen heute ein zusätzliches Hemmnis für den Betrieb von Energiespeichern dar; die Systemkomponente Energiespeicher existiert nicht! Definition des Begriffes Energiespeicher sowie der Unterkategorien Stromspeicher im Stromversorgungssystem und Gasspeicher im Gasversorgungsystem im EnWG sowie in weiteren relevanten Gesetzen. Befreiung von Netzentgelten und Letztverbraucherabgaben! F&E-Maßnahmen zur weiteren Entwicklungen der Energiespeichertechnologien (neue Batteriespeicher, P2G, neue PSW) Seite 36

37 Herzlichen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Fachgebietsleiter Energiespeicher und Wasserkraft Geschäftsbereich Erzeugung, Berlin Telefon: