Pumpspeicherkraftwerke: Energiewirtschaftliche Rahmenbedingungen

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1 Pumpspeicherkraftwerke: Energiewirtschaftliche Rahmenbedingungen g Dr. Thomas Dymek RWE Power Aktiengesellschaft Sparte Wasserkraftwerke Technik 43. Internationales Wasserbau-Symposium Aachen (IWASA) Tagung am 10. und , IWW der RWTH Aachen

2 Übersicht Von Euphorie zu Dysphorie Energiewirtschaftliche Randbedingungen g Projekte der RWE Power AG Fazit Seite 2

3 Übersicht Von Euphorie zu Dysphorie Energiewirtschaftliche Randbedingungen g Projekte der RWE Power AG Fazit Seite 3

4 Von der Euphorie oder Neubau von Speichern Milliardenschwerer Kraftwerksbau Seeschlacht um den Schwarzwaldspeicher Doch nun soll der Klimaschutz Vorrang vor dem Profitgedanken bekommen. Denn je mehr Windund Solarenergie erzeugt wird, desto schwieriger ist es, die Erzeugung und den Verbrauch in Balance zu bringen. Wind- und Solaranlagen richten sich nicht danach, wann Strom genutzt wird, sondern wann der Wind weht oder die Sonne scheint, sagt Stephan Kohler, Geschäftsführer der Deutschen Energie-Agentur. Seine Schlussfolgerung: l Deutschland braucht Energiespeicher. Dabei seien Pumpspeicherwerke auf absehbare Zeit die flexibelste, effizienteste und wirtschaftlichste Lösung. Seite 4

5 zur Dysphorie oder Wirtschaftlichkeit in Frage gestellt? Haben Schweizer Stromkonzerne Milliarden falsch investiert? Mit der Energiewende haben sich die Pumpspeicherwerke vom sicheren Ertrag zum Risiko gewandelt. Jahrzehntelang waren Pumpspeicherkraftwerke für Schweizer Stromfirmen ein sicheres Geschäft. [ ] Das hat sich geändert: [ ]. Die Ertragssituation im Stromhandel hat sich in den letzten Jahren dramatisch verschlechtert, sagt Kurt Rohrbach, Chef des Berner Energiekonzerns BKW und Präsident des Verbandes Schweizerischer Elektrizitätsunternehmen (VSE). Seite 5

6 Übersicht 1 2 Von Euphorie zu Dysphorie Energiewirtschaftliche Randbedingungen g Erzeugung EE: Wind und Photovoltaik Lastgradienten t Regelenergie 3 Projekte der RWE Power AG 4 Fazit Seite 6

7 Beeinflussung des deutschen Stromsystems durch zunehmende Erzeugung aus Erneuerbaren Energien Erzeugung [TWh] TWh 100 Prognose 280 TWh TWh Wasser Biomasse Geothermie Photovoltaik Wind Quelle: BMU-Leitszenario 2011, BMU Zeitreihen zur Entwicklung der erneuerbaren Energien > Steigender Anteil erneuerbarer Energien > Anteil fluktuierender Einspeisung i aus Wind und Photovoltaik in 2011: 55 % Seite 7

8 Erneuerbare Energien leisten nur geringen Beitrag zur verlässlichen Energieversorgung Bsp.: Verlauf der Windenergieerzeugung in Deutschland an ausgewählten Tagen im April Windenerg ieerzeugun ng [MW] Sehr große Fluktuationsbandbreite, zukünftig zeitweise Stromüberschuss Extrem große Leistungsgradienten Heute verfügbares Pumpspeicher- vermögen in Deutschland Wind Power [MW ] Jan Feb Mrz Apr Mai Jun Jul Aug Sep Okt Nov Dez Lange Flauten überbrücken Seite 8

9 Signifikanter Zuwachs der installierten Photovoltaik-Leistung: 150% in 2 Jahren Leistung [GW] ,2 GW 29,1 GW 30,4 GW 30,1 GW 20 17,4 GW 24,9 GW +150 % GW Wasserkraft Bio-Abfall Biomasse Windenergie Photovoltaik Quelle Ist-Daten: BMU, Erneuerbare Energien in Zahlen, Juni 2010 Quelle Prognose-Daten: Dow Jones, TradeNews Energy, November 2010 Seite 9

10 Stromproduktion aus EE-Anlagen beeinflusst den Strompreis im Spotmarkt PV & Wind [GW] Spotpreis Summe PV & Wind Spotpreis Summe PV & Wind /MWh Quelle: European Energy Exchange eex.com, September 2012 Seite 10

11 Übersicht 1 2 Von Euphorie zu Dysphorie Energiewirtschaftliche Randbedingungen g Erzeugung EE: Wind und Photovoltaik Lastgradienten t Regelenergie 3 Projekte der RWE Power AG 4 Fazit Seite 11

12 Trend: Volatility and time periods with capacity surplus will increase Seite 12

13 Flankenoptimierung durch Pumpspeicherkraftwerke Beispiel zur Verdeutlichung der Flankenoptimierung mittels Pumpspeicher. Aufgabe: 4 GW Hub bei einem Gradienten von 12 GW/15 min*. Allein mit GuD Anlagen (Annahme: 40 MW/min pro 800 MW Anlage) müssten 20 Anlagen parallel hochgefahren werden. In Kombination mit 3,3 GW Pumpspeicher, genügen 5 Anlagen. Leistung [GW] 4,5 4 3,5 3 2,5 2 1,5 1 Residuallasttransient, 12 GW in 15 min, 4 GW Hub Summe PSW und GuD 4 GW GuD, Heißstart, 30 min bis Volllast 3,3 GW Pumpspeicher, 5 min bis Volllast 05 0, Zeit [min] *möglicher Residuallastgradient bei 40 % EE, nach M. Hundt, HELIANE, IEW Stuttgart, 2009 Seite 13

14 Übersicht 1 2 Von Euphorie zu Dysphorie Energiewirtschaftliche Randbedingungen g Erzeugung EE: Wind und Photovoltaik Lastgradienten t Regelenergie 3 Projekte der RWE Power AG 4 Fazit Seite 14

15 Nachfrage nach Regelenergie hat sich trotz Ausbaus fluktuierender EE bisher nicht erhöht 8 Reservevorhaltung vs. installierte Wind- / PV-Leistung 30 ltung (GW) Regelleist tungsvorha Quellen: regelleistung.net t und EE-Zeitreihen ih BMU 07/ Januar 08 Januar 09 Januar 10 Januar 11 Primärregelung Sekundärregelung Minutenreserve (12-16 h) Ausbau Wind Ausbau PV rte Leistung (GW) Installie > Kürzere Ausschreibungszeiträume und Zusammenlegung von Regelzonen zunehmendes Angebot, geringerer Bedarf Seite 15

16 Regulierungsfortschritte führen zu effizienzverbessernden Maßnahmen, die Ausschreibungsmengen reduzieren und das Angebot vergrößern Vergrößerte Marktgebiete durch Umsetzen des deutschen Netzregelverbundes (NRV) Mai 2010 abgeschlossen Vermeiden Gegeneinander regeln Reduzieren vorzuhaltender Regelleistung Kosteneinsparung Entwickeln des Internationalen Netzregelverbundes (IGCC) International weitere Optimierungspotentiale heben durch Anwenden der Erkenntnisse aus deutschem NRV führt zu größeren Marktgebiet und damit abnehmender Nachfrage Größeres Angebot durch gesenkte Markteintrittsbarrieren Reduzieren Auktionszeiträume und Mindestlosgrößen SRL Jun 2011 z. B. poolen von Anlagen möglich Reduzieren Mindestgebotsgröße MRL Dez 2011 und Jul 2012 z. B. mehr Marktteilnehmer Weitere Kostenreduktionen durch TSO Bessere Prognosen, aktiverer intraday-ausgleich von Prognosefehlern (unterstützt durch liquideren Intraday-Markt, seit Ende 2011 ¼ h Handel möglich), regelmäßige Aktualisierung der Eingangsgrößen für RL-Dimensionierung (z.b. um bessere Prognosegüte einzubeziehen) Zukünftig ist von weiteren Effizienzverbesserungen im Regelenergiemarkt auszugehen Quelle: IGCC-Preismodell Stand: regelleistung.net Seite 16

17 Erweitern des deutschen NRV zu einem internationalen Netzregelverbundes (IGCC) führt vermutlich zu sinkenden Preisen und sinkendem Marktvolumen Dänemark +/- 90 MW 1) dauerhafter regulärer Betrieb Niederlande d +/-300 MW Beitritt Regelblock Niederlande zum internationalen Regelverbund Schweiz /-400 MW Tschechien +/-350 MW erweiteren des internationalen Regelverbundes um Tschechien Belgien /-140 MW Gespräche und Vorbereitungen mit weiteren Partnern zur Teilnahme am internationalen Netzregelverbund laufen 1) Austausch des internationalen Netzregelverbundes begrenzt auf gesichert vorgehaltene Sekundärregelung Quelle: IGCC-Preismodell Stand: Seite 17

18 Übersicht Von Euphorie zu Dysphorie Energiewirtschaftliche Randbedingungen g Projekte der RWE Power AG Standortscreening Ausbau Vianden Projektentwicklung Atdorf 4 Fazit Seite 18

19 Wasserkraftpotential in Deutschland > Fokus der Projektentwicklung auf Pumpspeicherkraftwerke k > Verschiedene Untersuchungen (Standortscreening) weisen ein hohes Potential für weitere Standorte aus Stadtwerke EON E.ON EnBW RWE Kleinstprojekte RWE: 6 GW EnBW: 19 GW Pumpspeicherkataster Thüringen: 4.8 GW 400 MW 640 MW 390 MW 150 MW +300 MW 300 MW +200 MW ~500 MW >500 MW > zahlreiche detaillierte Standortvorschläge, einige Projekte in Planung und im Genehmigungs- verfahren +200 MW 90 MW MW 60 MW 200 MW 200 MW 300 MW (Gemeinsam mit VERBUND) Seite 19

20 Übersicht Von Euphorie zu Dysphorie Energiewirtschaftliche Randbedingungen g Projekte der RWE Power AG Standortscreening Ausbau Vianden Projektentwicklung Atdorf 4 Fazit Seite 20

21 Projekt Vianden Maschine 11 SEO S.A. PSW Vianden Erweiterung des bestehenden Pumpspeicherkraftwerks k um 200 MW Inst. Gesamtleistung: MW Bauzeit: Investitionskostenkosten 160 Mio Einbau der Spirale 2011 Bau der Kaverne Seite 21

22 Übersicht Von Euphorie zu Dysphorie Energiewirtschaftliche Randbedingungen g Projekte der RWE Power AG Standortscreening Ausbau Vianden Projektentwicklung Atdorf 4 Fazit Seite 22

23 Pumpspeicherkraftwerk Atdorf Schluchseewerk AG Inst. Leistung: estu MW (P/T) Wirkungsgrad 85 % Fallhöhe: 650 m Speicherkapazität: 9 Mio. m³/ 13 GWh / 10 h Investkosten: ca. 1,4-1,6 Mrd. Projekt im Genehmigungsverfahren Hornbergbecken II 2 xø 4,8 m ø 9 m Haselbecken 8.3 km Seite 23

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25 Fazit > PSW stellen aus dem Stillstand die Flexibilität bereit, die zum Ausgleich von Prognoseabweichungen und Lastgradienten benötigt wird. Pumpspeicher in Mittelgebirgen sind nicht für den Ausgleich langer Windflauten geeignet. > Die heute einzig verfügbare marktfähige Technik der großtechnischen Stromspeicherung sind Pumpspeicherkraftwerke. > Pumpspeicher verdienen hauptsächlich am Whole-Sale Markt indirekt durch Flankenoptimierung und direkt durch Spread-Ausnutzung und am Regelenergiemarkt e e g e durch Bereitstellung e von Sekundärregelleistung. ege e g Eine für Pumpspeicher positive Entwicklung dieser Märkte ist zur Zeit nicht garantiert. Minutenreserve, Netzdienstleistungen und Ausfallreserve sind Nebenprodukte. Trotz ansteigender nicht-bedarfsgerechter Erzeugung ist Wirtschaftlichkeit neuer PSW im aktuellen Marksystem und zukünftigen Strommarkt derzeit kiti kritisch zu bewerten. > Bei Veränderungen der wirtschaftlichen Rahmenbedingungen ist eine Neubewertung möglicher PSW-Standorte sinnvoll. Seite 25