2 [Leprich, 24. September 2013, Erfurt] Die IZES ggmbh
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- Nele Günther
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1 Zukunftsenergiesysteme und Märkte Vortrag im Rahmen der cie-mo Konferenz city-eco-mobility 2013 Erfurt, den 24. September 2013 Prof. Dr. Uwe Leprich Institut für ZukunftsEnergieSysteme (IZES)
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2 2 [Leprich, 24. September 2013, Erfurt] Die IZES ggmbh
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3 Ziele und Optionen für ein Zukunftsenergiesystem 3 [Leprich, 24. September 2013, Erfurt]
4 Quelle: Monitoring-Bericht 2012 Die Ziele der Bundesregierung 4 [Leprich, 24. September 2013, Erfurt]
5 Kompass Leitstudie 2011 (Primärenergie) DLR/IWES/IFNE [Leprich, 24. September 2013, Erfurt]
6 Die unterschiedlichen Bereiche des Energiesystems Quelle: UBA [Leprich, 24. September 2013, Erfurt]
7 Kompass Leitstudie 2011 (Strom) Quelle: DLR/IWES/IFNE [Leprich, 24. September 2013, Erfurt]
8 Der technische Mix des deutschen Stromsystems in kurz- und mittelfristiger Perspektive 8 [Leprich, 24. September 2013, Erfurt]
9 Das strompolitische Zieldreieck für % (39%) Erneuerbare Sonstiger Rahmen 3 weitere AKWs vom Netz kein signifikanter Speicherzubau Netzrestriktionen beseitigt? 10% (0%) Reduktion 25% (28%) KWK 9 [Leprich, 24. September 2013, Erfurt]
10 Das künftige Stromsystem GW PV Hypothese Die FEE (Wind, PV, Wasser) werden mittelfristig bis zur Hälfte der gesamten Stromerzeugung abdecken dadurch bestimmen sie die Rationalität des Systems GW Onshore Fluktuierende Erneuerbare Energien 5-7 GW Offshore 10 [Leprich, 24. September 2013, Erfurt]
11 Das künftige Stromsystem Fluktuierende E Erneuerbare Energien.. für Bereitstellung Systemdienstleistungen Frequenzregelung Blindleistung Versorgungswiederaufbau 11 [Leprich, 24. September 2013, Erfurt]
12 Infrastrukturen als Systemvoraussetzung und -ergänzung 12 [Leprich, 24. September 2013, Erfurt]
13 Das künftige Stromsystem Fluktuierende Erneuerbare Energien 13 [Leprich, 24. September 2013, Erfurt]
14 Das künftige Stromsystem Fluktuierende Erneuerbare Energien 14 [Leprich, 24. September 2013, Erfurt]
15 Derzeit politisch gewollte Flexibilitätsoptionen Kraft-Wärme-Kopplung: Zahlungsstrom durch KWKG Biomasse: Zahlungsstrom durch EEG Lastmanagement: Zahlungsstrom durch Lastabschaltverordnung Speicher: Zahlungsstrom durch Förderung für PV-Speicher 15 [Leprich, 24. September 2013, Erfurt]
16 Welche Speicher brauchen wir kurz-, mittel- und langfristig? a) Wärmespeicher, um die KWK stromorientiert betreiben zu können b) Biogasspeicher, um die Biomasse-BHKWs stromorientiert betreiben zu können c) dezentrale Stromspeicher (Akkus) für autonome dezentrale Systeme und das Netzlastmanagement d) zentrale Stromspeicher wie Pumpspeicherkraftwerke oder Wasserspeicher (Norwegen) e) Erzeugung von Wasserstoff und Einspeisung in das Erdgasnetz, wenn der regenerative Überschussstrom eine gewisse Größenordnung erreicht f) Umwandlung von Wasserstoff in Methan und Speicherung im Erdgasnetz 16 [Leprich, 24. September 2013, Erfurt]
17 Wann brauchen wir Stromspeicher? Quelle: Sterner [Leprich, 24. September 2013, Erfurt]
18 Wann brauchen wir Stromspeicher? Quelle: Sterner [Leprich, 24. September 2013, Erfurt]
19 Regenerativer Überschussstrom ist aktuell nicht unser Problem! 19 [Leprich, 24. September 2013, Erfurt]
20 , aber in der Perspektive. Quelle: Sterner [Leprich, 24. September 2013, Erfurt]
21 Zur Finanzierung des Stromsektors: von Märkten und Systemen 21 [Leprich, 24. September 2013, Erfurt]
22 Der Strom markt ist tatsächlich ein komplexer Stromsektor 22 [Leprich, 24. September 2013, Erfurt]
23 Es gibt nicht den Strommarkt! Quelle: IZES [Leprich, 24. September 2013, Erfurt]
24 Die Finanzierungssegmente des Stromsektors / Systemdesign F Fluktuierende Erneuerbare Energien Quelle: IZES [Leprich, 24. September 2013, Erfurt]
25 Die Erneuerbaren müssen marktfähig werden, sie müssen sich in die Märkte integrieren, sie müssen erwachsen werden! 25 [Leprich, 24. September 2013, Erfurt]
26 Finanzierung von FEE-Anlagen durch die Großhandelsmärkte? Die Börsenpreise sind kontinuierlich gesunken, nicht zuletzt wegen des Merit Order-Effekts und des Preisverfalls bei den CO2-Zertifikatspreisen 26 [Leprich, 24. September 2013, Erfurt]
27 Finanzierung von FEE-Anlagen durch die Großhandelsmärkte? Die Marktwerte der FEE-Einspeisung werden mit zunehmendem Ausbau kontinuierlich absinken Quelle: Kopp u.a [Leprich, 24. September 2013, Erfurt]
28 FEE-Anlagen werden sich in einem absehbaren Zeitrahmen nicht über die existierenden Großhandelsmärkte refinanzieren können! 28 [Leprich, 24. September 2013, Erfurt]
29 Systemdesign 1: EEG 2.0 Der Hauptfokus sollte auf einer Weiterentwicklung des Vergütungssystems liegen stärkere Differenzierung der Vergütungen schnellere Anpassungsmechanismen an Kostentreiber wettbewerblichere Ermittlung der Vergütungshöhe Diversifizierung der Refinanzierungsmechanismen Biomasse: KWK-G und Abfallrecht? Wind-Offshore: Ausschreibungen? Geothermie: Investitionszuschüsse? 29 [Leprich, 24. September 2013, Erfurt]
30 Die Finanzierungssegmente des Stromsektors / Systemdesign F Fluktuierende Erneuerbare Energien Quelle: IZES [Leprich, 24. September 2013, Erfurt]
31 Zur Refinanzierung der netztechnischen Anlagen Netztechnische Anlagen, die für die Bereitstellung von Systemdienstleistungen vorgesehen sind, werden über die Netzentgelte finanziert i.d.r. über die Entgelte für die Übertragungsnetze Für die Bereitstellung von Regelenergie wurden Regelenergiemärkte geschaffen Für die Bereitstellung von Blindleistung sowie die Absicherung der Schwarzstartfähigkeit zahlen die Netzbetreiber direkt an die jeweiligen Anlagenbetreiber keine Märkte 31 [Leprich, 24. September 2013, Erfurt]
32 Systemdesign 2: EE und Systemdienstleitungen - operate-and-serve Netztechnische Funktionen müssen auf Dauer von EE- Anlagen übernommen werden. FEE-Anlagen sollten wegen ihres Nutzungsvorrangs und ihres hohen Anteils an Investitionskosten im Vergleich zu Betriebskosten systemdienlich ausgelegt werden. Solche operate-and-serve -Lösungen werden gegenwärtig bereits als untergesetzliche Lösungen umgesetzt: Systemdienstleistungsbonus Wind Blindleistungsbereitstellung durch PV-Wechselrichter, 50,2-Hertz- Regelung 32 [Leprich, 24. September 2013, Erfurt]
33 Die Finanzierungssegmente des Stromsektors / Systemdesign F Fluktuierende Erneuerbare Energien Quelle: IZES [Leprich, 24. September 2013, Erfurt]
34 Systemdesign 3: stärkere Anpassung der Dispatchmärkte an die FEE Optimierung der Rahmenbedingungen des day-ahead- Marktes auf die Vermarktung von FEE, insbesondere Fristen zwischen Auktionierung und Lieferzeitpunkten im day-ahead-markt sollten verkürzt werden. Auch im day-ahead-handel sollten viertelstündliche Gebote möglich gemacht bzw. generalisiert werden. Ermöglichung der Teilnahme von FEE-Anlagen an den Regelenergiemärkten 34 [Leprich, 24. September 2013, Erfurt]
35 Die Finanzierungssegmente des Stromsektors / Systemdesign F Fluktuierende Erneuerbare Energien Quelle: IZES [Leprich, 24. September 2013, Erfurt]
36 Systemdesign 4: Ausgestaltung von Kapazitätsmechanismen Kapazitätsmechanismen zur Vergütung der Vorhaltung von Flexibilitätsoptionen sind perspektivisch notwendig. Die Konzipierung eines solchen Mechanismus sollte sehr sorgfältig erfolgen, zumal noch ausreichend Zeit besteht, ein fundiertes Konzept zu entwickeln. Bestandskraftwerke (v. a. solche aus der Vor-Liberalisierung des Stromsektors) sollten nicht in den Genuss zusätzlicher Zahlungen aus Kapazitätsmechanismen kommen. Daher sollten nur selektive Kapazitätsmechanismen in die engere Auswahl kommen, die nachhaltig zur Flexibilisierung des Kraftwerksparks beitragen; dazu zählt vor allem auch die stromorientierte KWK(K). Im Übrigen: Im Fall von dringenden netztechnischen Notwendigkeiten können Anlagen theoretisch über Netzentgelte refinanziert werden. 36 [Leprich, 24. September 2013, Erfurt]
37 Systemdesign 4: Herausforderungen im Detail Wann ist der richtige Zeitpunkt zur Einführung von Kapazitätsmechanismen? Wer gibt auf der Grundlage welcher Verfahren die benötigten Kapazitäten vor? Wie lassen sich Mitnahmeeffekte minimieren? Wie lässt sich Ausnutzung von Marktmacht minimieren? Wie lassen sich Kapazitätsmechanismen mit dem Europäischen Verbundsystem harmonisieren? 37 [Leprich, 24. September 2013, Erfurt]
38 Zu beachten: Interdependenzen zwischen den Finanzierungssegmenten F Fluktuierende Erneuerbare Energien Quelle: IZES [Leprich, 24. September 2013, Erfurt]
39 Systemtransformation ist mehr als Marktintegration Früher war die Meinung verbreitet, die erneuerbaren Energien ließen sich in ein an sich gut funktionierendes System integrieren Mittlerweile ist klar, dass die erneuerbaren Energien das System fundamental verändern und insofern der Auslöser für eine umfassende Systemtransformation sind Im Transformationsprozess prallen Gewinner und Verlierer aufeinander er ist daher kein Selbstläufer 39 [Leprich, 24. September 2013, Erfurt]
40 40 [Leprich, 24. September 2013, Erfurt] Systemtransformation
41 Charakteristika des bisherigen Stromsystems Entflechtung Strombörse Netzregulierung L I B E R AL Großkraftwerke Großverbundnetz zentralisierte Systemverantwortung T E C H N I K zahlreiche Stadtwerke marktmächtige Energiekonzerne dezentrale Anlagenbetreiber A K TE U R E 41 [Leprich, 24. September 2013, Erfurt]
42 Technik 1: Dezentrale Fluktuierende Erneuerbare Energien (FEE) als prägende Säulen des neuen Systems notwendige Flankierung über flexible Ausgleichsoptionen Finanzierung über bisherige Großhandelsmärkte unwahrscheinlich Regenerativwirtschaft 42 [Leprich, 24. September 2013, Erfurt]
43 Elemente des künftigen Stromsystems Entflechtung Strombörse Netzregulierung L I B E R AL Fluktuierende Erneuerbare Energien Großverbundnetz zentralisierte Systemsicherheit T E C H N I K zahlreiche Stadtwerke marktmächtige Energiekonzerne dezentrale Anlagenbetreiber A K TE U R E 43 [Leprich, 24. September 2013, Erfurt]
44 Technik 2: Neue Qualität in Stromnetzen Stromfluss auch von unten nach oben mehr Steuerungsmöglichkeiten / Smart Grids stärkere Vernetzung / Hyprid- netze 44 [Leprich, 24. September 2013, Erfurt]
45 Elemente des künftigen Stromsystems Entflechtung Strombörse Netzregulierung L I B E R AL Neue Netzqualität Fluktuierende Erneuerbare Energien zentralisierte Systemsicherheit T E C H N I K zahlreiche Stadtwerke marktmächtige Energiekonzerne dezentrale Anlagenbetreiber A K TE U R E 45 [Leprich, 24. September 2013, Erfurt]
46 Technik 3: Dezentralisierung von Systemverantwortung Neue Anforderungen an die Verteilnetzebene neue Aufgabenteilung zwischen ÜNB und VNB stärkere Einbeziehung von dezentralen Anlagen in die Systemverantwortung stärkere Einbeziehung von Endkunden in die Systemverantwortung 46 [Leprich, 24. September 2013, Erfurt]
47 Elemente des künftigen Stromsystems Entflechtung Strombörse Netzregulierung L I B E R AL Neue Netzqualität Fluktuierende erneuerbare Energien Dezentralisierung Systemverantwortung T E C H N I K zahlreiche Stadtwerke marktmächtige Energiekonzerne dezentrale Anlagenbetreiber A K TE U R E 47 [Leprich, 24. September 2013, Erfurt]
48 Passen die Elemente der Liberalisierung und die alte Akteursstruktur zu dem neuen technischen System? 48 [Leprich, 24. September 2013, Erfurt]
49 Liberalisierung 1: Neue Rolle der VNB VNB als aktiver Netzbetreiber und dezentraler Systemoptimierer ( smart VNB ) mit direkterem Zugriff auf dezentrale Anlagen und Kunden als Optimierer der Querverbund-Infrastruktur ( Hybridnetz ) 49 [Leprich, 24. September 2013, Erfurt]
50 Elemente des künftigen Stromsystems Smart VNB Strombörse Netzregulierung L I B E R AL Neue Netzqualität Fluktuierende Erneuerbare Energien Dezentralisierung Systemverantwortung T E C H N I K zahlreiche Stadtwerke marktmächtige Energiekonzerne dezentrale Anlagenbetreiber A K TE U R E 50 [Leprich, 24. September 2013, Erfurt]
51 Liberalisierung 2: Leistungsmärkte Ergänzung der bestehenden Kilowattstundenmärkte durch Leistungsmärkte, um Backup- Kapazitäten für die FEE-Anlagen und Saisonalspeicher zu refinanzieren Integration von Lastmanagement in Leistungsmärkte 51 [Leprich, 24. September 2013, Erfurt]
52 Elemente des künftigen Stromsystems Smart VNB Kilowattstundenplus Leistungsmärkte Netzregulierung L I B E R AL Neue Netzqualität Fluktuierende Erneuerbare Energien Dezentralisierung Systemverantwortung T E C H N I K zahlreiche Stadtwerke marktmächtige Energiekonzerne dezentrale Anlagenbetreiber A K TE U R E 52 [Leprich, 24. September 2013, Erfurt]
53 Liberalisierung 3: Qualitäts- und Innovationsregulierung Honorierung von Beiträgen zum dezentralen Lastausgleich durch die VNB Offenheit der Netzregulierung für Innovationen Engere Abstimmung von Strom- und Gasnetzregulierung 53 [Leprich, 24. September 2013, Erfurt]
54 Elemente des künftigen Stromsystems Smart VNB Kilowattstundenplus Leistungsmärkte Qualitäts-/ Innovationsregulierung L I B E R AL Neue Netzqualität Fluktuierende Erneuerbare Energien Dezentralisierung Systemverantwortung T E C H N I K zahlreiche Stadtwerke marktmächtige Energiekonzerne dezentrale Anlagenbetreiber A K TE U R E 54 [Leprich, 24. September 2013, Erfurt]
55 Akteure 1: Stadtwerke als Schlüsselakteure? Sind die Stadtwerke in der Lage, als VNB zunehmende Beiträge zur Systemsicherheit zu erbringen und dabei ggf. zu kooperieren? Sind die Stadtwerke in der Lage, mehr Netzintelligenz zu realisieren und zu nutzen? Sind die Stadtwerke in der Lage, dezentrale Erzeugungsmöglichkeiten umfassend zu nutzen? Sind die Stadtwerke in der Lage, dezentrale Ausgleichsoptionen zu erschließen? 55 [Leprich, 24. September 2013, Erfurt]
56 Elemente des künftigen Stromsystems Smart VNB Kilowattstundenplus Leistungsmärkte Qualitäts-/ Innovationsregulierung L I B E R AL Neue Netzqualität Fluktuierende erneuerbare Energien Dezentralisierung Systemverantwortung T E C H N I K Stadtwerke als Schlüsselakteure? marktmächtige Energiekonzerne dezentrale Anlagenbetreiber A K TE U R E 56 [Leprich, 24. September 2013, Erfurt]
57 Akteure 2: Energiekonzerne als Systemergänzer? durch Beiträge zentraler erneuerbarer Energien wie Wind-Offshore oder CSP ( Desertec )? durch den Bau flexibler Backup- Kapazitäten wie z.b. Gaskraftwerke? durch den Bau zentraler Tages- und Saisonalspeicher im In- und Ausland? 57 [Leprich, 24. September 2013, Erfurt]
58 Elemente des künftigen Stromsystems Smart VNB Kilowattstundenplus Leistungsmärkte Qualitäts-/ Innovationsregulierung L I B E R AL Neue Netzqualität Fluktuierende Erneuerbare Energien Dezentralisierung Systemverantwortung T E C H N I K Stadtwerke als Schlüsselakteure? Energiekonzerne als Systemergänzer? dezentrale Anlagenbetreiber A K TE U R E 58 [Leprich, 24. September 2013, Erfurt]
59 Akteure 3: Neue wettbewerbliche Akteure? Dezentrale Anlagenbetreiber und Aggregatoren als Regelenergievermarkter? Virtuelle Kraftwerksbetreiber zur Unterstützung des Netzlastmanage- ments? Integration der FEE-Anlagen in die Bilanzkreise der Lieferanten? Neue Energiedienstleistungsanbieter durch die EU-Effizienzrichtlinie? 59 [Leprich, 24. September 2013, Erfurt]
60 Elemente des künftigen Stromsystems Smart VNB Kilowattstundenplus Leistungsmärkte Qualitäts-/ Innovationsregulierung L I B E R AL Neue Netzqualität Fluktuierende Erneuerbare Energien Dezentralisierung Systemverantwortung T E C H N I K Stadtwerke als Schlüsselakteure? Energiekonzerne als Systemergänzer? Neue wettbewerbliche Akteure? A K TE U R E 60 [Leprich, 24. September 2013, Erfurt]
61 Robuste Schritte für die weitere Systemtransformation Weiterentwicklung des EEG zur kosteneffektiven Finanzierung der erneuerbaren Energien Erarbeitung einer Roadmap zum sukzessiven Ersatz der netztechnischen Must Run-Anlagen Erarbeitung eines Pflichtenheftes zur besseren Harmonisierung der Dispatch-Märkte mit den Erneuerbaren Erarbeitung eines Marktzutritts-Portfolios für die unterschiedlichen Flexibilitätsoptionen 61 [Leprich, 24. September 2013, Erfurt]
62 Ausblick Wind und PV werden das künftige Stromsystem prägen; sie sind der Kern einer umfassenden Systemtransformation Markt-Rhetorik verstellt häufig den Blick auf die realen Gestaltungsherausforderungen Systemdesign Die erneuerbaren Energien brauchen keine Subventionen oder Förderung, sondern eine Finanzierung Die Entwicklung und Auswahl von Flexibilitätsoptionen wird über die Stabilität des zukünftigen Stromsystems entscheiden 62 [Leprich, 24. September 2013, Erfurt]
63 Herzlichen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Institut für ZukunftsEnergieSysteme (IZES) Altenkesselerstr. 17, Gebäude A Saarbrücken Tel Fax Homepage 63 [Leprich, 24. September 2013, Erfurt]
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