Energiespeicher im Strommarkt: Aufgaben und Rahmenbedingungen
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1 Energiespeicher im Strommarkt: Aufgaben und Rahmenbedingungen DUH Netzwerk Energiespeicher, Berlin, 16. September 2014 Daniel Hölder
2 Seite 2 Energiespeicher im Strommarkt: Aufgaben und Rahmenbedingungen Kurzvorstellung des Clean Energy Sourcing (CLENS) Aufgaben für Energiespeicher: Paradigmenwechsel in der Stromversorgung Rahmenbedingungen für Energiespeicher: Märkte für Flexibilität Fazit Der klassische Großhandel Der Regelenergiemarkt
3 Kurzvorstellung Clean Energy Sourcing Direktvermarktung, virtuelles Kraftwerk und Grünstromversorgung Seite 3 Beschaffung Vertrieb Einer der führenden Direktvermarkter: Beschaffung direkt beim Anlagenbetreiber. Aktuelles Portfolio ca MW EEG- Anlagen (ca MW Wind, 400 MW Bio/Gas, 130 MW PV, 50 MW Wasser) Virtuelles Kraftwerk zum Angebot von Regelenergie aus Bioenergie- und KWK- Anlagen und zur Fernsteuerung von Windkraft Marktführer als Grünstromversorger für Industrie/Gewerbe: Geschlossenen Lieferkette über eigene Bilanzkreise. Lieferung von ca. 4 TWh Grünstrom (2013) an Letztverbraucher und Stromversorger Über 300 namhafte Großkunden, die besonderen Wert auf ein glaubwürdiges Grünstromprodukt legen
4 Seite 4 Energiespeicher im Strommarkt: Aufgaben und Rahmenbedingungen Kurzvorstellung des Clean Energy Sourcing (CLENS) Aufgaben für Energiespeicher: Paradigmenwechsel in der Stromversorgung Rahmenbedingungen für Energiespeicher: Märkte für Flexibilität Der klassische Großhandel Der Regelenergiemarkt Fazit
5 Seite 5 Flexibilität statt Grundlast: Paradigmenwechsel in der Stromversorgung Leistung [GW] 20 % Erneuerbare Energien 40 % Erneuerbare Energien 80 % Erneuerbare Energien Fluktuierende EE (Wind & Sonne) prägen künftig die Stromversorgung Grundlast verliert zunehmend an Wert Der Flexibilitätsbedarf nimmt zu Überschüsse an Strom aus Wind und Sonne entstehen erst bei sehr hohen EE-Anteilen Abbildung:: Prof. Dr. Stadler/ Westfalen Wind GmbH rot Strombedarf (2010) grün Erzeugung Wind & Solar
6 Seite 6 Erst bei sehr hohen Anteilen an EE entsteht Flexibilitätsbedarf, der nur mit Speichern gedeckt werden kann Quelle: BEE/BET
7 Seite 7 Flexibilitätsbedarf in den nächsten Jahren besteht vorwiegend im Tageslastgang Abb.: Häufigkeit zusammenhängender Perioden mit negativer Residuallast, Quelle: BEE/BET
8 Bei kurzfristiger Flexibilität gibt es viele Alternative zu Speichern Seite 8 Bei der Flexibilität im Tageslastgang konkurrieren Speicher mit flexiblen Erzeugungsanlagen, Lastmanagement und Power-to-Heat Diese Optionen sind häufig kostengünstiger als Stromspeicher Quelle: BBEE/BET
9 Seite 9 Ersatz konventioneller Must-Run-Kapazitäten ist vorrangig Anteil der abzuregelnden Produktion ohne zusätzliche Flexibilitäten Wetterjahr 2007, ohne Netzengpässe, Quelle: Sensfuß, Fraunhofer ISI / PEE AG 3, Vorrangig ist Absenkung des konventionellen Must-Run-Sockels Mustrun: Anlagen, die auch bei großem Stromangebot nicht abgeregelt werden, weil sie für die Systemstabilität benötigt werden Systemdienstleistungen durch EE-Anlagen, Verbraucher und Speicher weil sie keine Anreize dafür haben (EEG- und KWK-Anlagen) Anreize für Flexibilisierung von Erzeugung und Verbrauch
10 Seite 10 Zwischenfazit: Aufgaben für Energiespeicher Zum Ausgleich von fluktuierender Stromerzeugung aus Wind und Sonne und Strombedarf werden klassische Stromspeicher erst bei EE-Anteilen von % notwendig (abgesehen von Netzengpässen) Bis dahin besteht der Flexibilitätsbedarf vorwiegend im Tageslastgang und kann auch durch zahlreiche andere Maßnahmen (flexibler Anlagenbetrieb, Lastmanagement, Power-to-Heat) abgedeckt werden Vorrangig ist die Ablösung konventioneller Mustrun-Kapazitäten Erbringung von Systemdienstleistungen durch EE, Verbraucher und Speicher Flexibilisierung von Residuallasterzeugung und Verbrauch Außerdem können systemdienlich eingesetzte Stromspeicher in speziellen Fällen den Ausbaubedarf in Verteilnetzen kosteneffizient reduzieren (Agora-Studie Stromspeicher in der Energiewende, 09/2014)
11 Seite 11 Energiespeicher im Strommarkt: Aufgaben und Rahmenbedingungen Kurzvorstellung des Clean Energy Sourcing (CLENS) Aufgaben für Energiespeicher: Paradigmenwechsel in der Stromversorgung Rahmenbedingungen für Energiespeicher: Märkte für Flexibilität Der klassische Großhandel Der Regelenergiemarkt Fazit
12 Seite 12 Stromhandel und Systemdienstleistungen sind die zentralen Marktplätze für Flexibilität Wozu wird Flexibilität benötigt? Art des Flexibilitätsvorteils Wer monetarisiert Flexibilitätsvorteile? Stromhandel Bilanzkreisausgleich Systemdienstleistungen Arbitrage zwischen Hochund Tiefpreisphasen Verkaufserlöse Kostenersparnis im Einkauf Energieversorger/-händler ( Bilanzkreisverantwortlicher) Vermeidung von Ausgleichsenergiekosten (physische Korrektur von Prognoseabweichungen) Kostenersparnis Reduktion des Ausgleichsenergierisikos Energieversorger ( Bilanzkreisverantwortlicher) Bereitstellung von Regelenergie zur Frequenzhaltung der Übertragungsnetze Leistungspreiserlöse Arbeitspreiserlöse Regelenergieanbieter ( Bilanzkreisverantwortlicher) Werttreiber (Kurzfristige) Volatilität der Großhandelspreise ( weiterer Zubau Windund PV-Anlagen) Extreme Ausgleichsenergiepreise ( weiterer Zubau Wind- und PV- Anlagen) Schwer prognostizierbare Fluktuation der Erzeugung ( weiterer Zubau Wind- und PV-Anlagen)
13 Die Theorie: Wind und PV verursachen starke Preisschwankungen im Stromhandel Die Synchronisation von Angebot und Nachfrage wird schwieriger. Die Volatilität der Preise und extreme Preissituationen nehmen zu. kw* Verbrauchslastgang und Erzeugung aus Erneuerbaren Energien im Tagesverlauf Angebot > Nachfrage niedrige/negative Preise Angebot < Nachfrage hohe Preise Seite 13 Also: bei weiterem Ausbau von Wind und PV steigt der Bedarf an und der Wert von Flexibilität!
14 Seite 14 Praxis-Check: Der Preisspread am Terminmarkt ist gesunken Der Peak/Off-Peak-Spread am Terminmarkt ist kleiner geworden Das Future-Preisniveau für Peak und Off-Peak ist stark gesunken Das relativ hohe Preisniveau für Lieferjahr 2012 kann mit der Verunsicherung durch das AKW-Moratorium nach Fukushima erklärt werden Durchschnittliche Preis- und Spread-Entwicklung des Phelix Year Futures (Frontjahr) EUR/MWh Peak Off-Peak Spread Lieferjahr Darstellung: CLENS Daten: EEX, Off-Peak für Lieferjahr 2012 ab Handelsbeginn 09/2011
15 Seite 15 Spotmarkt: Handelsvolumen hat stark zugenommen Monatliche Day-Ahead Handelsvolumina Darstellung: Johannes Mayer, Fraunhofer Institute for Solar Energy Systems Daten: EEX Stark Steigendes Handelsvolumen an der EPEX Spot seit 2010 Grund: Umstellung auf die finanzielle Wälzung Die ÜNB sind seit 2010 durch die AusglMechV verpflichtet, den aufgenommenen EEG- Strom am Spotmarkt zu verkaufen Auch der nach dem Marktprämienmodell direktvermarktete Strom wird nur am Spotmarkt verkauft, da die Marktprämie auf diesen Preisen basierend berechnet wird
16 Seite 16 Praxis-Check: Trotz steigender Volumen aus Wind & PV ist der Korridor der Preis-Spreads im Day-Ahead-Handel geschrumpft. Wöchentliche Day-Ahead Maximal- und Minimalpreise Darstellung: Johannes Mayer, Fraunhofer Institute for Solar Energy Systems Daten: EEX Positive Preisspitzen > 250 /MWh kommen seit 4 Jahren nicht mehr vor Zubau neuer EE-Kapazitäten schneller als Rückbau konventioneller Kapazitäten Überkapazitäten! Negative Preisspitzen treten zwar seit 2009 auf, haben in der Höhe aber abgenommen (Groß-) Kraftwerke bleiben zwar häufig trotz negativer Preise am Netz, wurden aber flexibler Fernsteuerung/Abregelung von mehreren GW Windkraft Preis-Floor ca. -70 /MWh
17 Seite 17 Praxis-Check: Auch die Volatilität der Day-Ahead-Preise hat abgenommen Der durchschnittliche Abstand der Day-Ahead-Preise vom durchschnittlichen Preis ist seit 2010 trotz eines Zubaus von über 30 GW Wind und PV nicht gestiegen und gegenüber dem Zeitraum sogar deutlich gesunken! 60 Monatsdurchschnitt der täglichen Standardabweichungen im Day-Ahead Handel _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _07 Darstellung: CLENS / Daten: EEX
18 Seite 18 Praxis-Check: Der Zubau von PV hat die traditionelle Mittags- Preisspitze geglättet Grund für die verringerte Volatilität im Spothandel Früher verursachte die im Tagesverlauf schwankende Stromnachfrage einen systematischen Tag/Nacht-Preisspread mit einer ausgeprägten Mittagsspitze Heute sorgt insbes. PV für eine Glättung der Preiskurve keine Mittagsspitze mehr Durchschnittliche Spot-Preiskurve 2006 EUR/MWh 100 Nachfrageinduzierte Mittags-Preisspitze EUR/MWh Durchschnittliche Spot-Preiskurve 2012 PV-Erzeugung glättet Mittags-Preisspitze Darstellung: CLENS / Daten: EEX
19 Seite 19 Praxis-Check: Im Intraday-Handel ergeben sich regelmäßig die größten Arbitrage-Möglichkeiten. Der kontinuierliche Handel und die Möglichkeit zur sehr kurzfristigen Reaktion (bis 45 Minuten vor Erfüllung) bewirken mitunter sehr große Preis-Spreads. Intraday-Preiskurve 04./ EUR/MWh Darstellung: EPEX SPOT SE
20 Seite 20 Zwischenfazit Stromhandel Status quo Der Terminmarkt als Leitmarkt der Stromwirtschaft sendet aktuell trotz massiven Zubaus von Windkraft und PV keine verstärkten Preissignale für Flexibilität und Speicher Auch im Day-Ahead Markt ist die Volatilität und somit der Wert von Flexibilität und Speichern gesunken; Extrempreise sind in Ihrer Höhe begrenzt Einzig im sehr bewirtschaftungsintensiven Intradayhandel ergeben sich stärkere Preis- Spreads durch den kurzfristigen Ausgleich von Wind- und PV-Prognosefehlern Schlussfolgerungen für Speicher und Ausblick Nur günstige Speicherlösungen, die auch vor einigen Jahren schon im Geld gewesen wären, können sich heute über den Strommarkt refinanzieren Erst wenn extreme Preise (wieder) üblich werden kommen neue bzw. teurere Speicherlösungen ins Geld Dazu müssen: Für Preisspitzen: Überkapazitäten abgebaut werden bzw. aus dem Markt gehen Für Preistäler: Mechanismen, die negative Preise begrenzen, abgebaut werden (Fernsteuerung von Wind)
21 Seite 21 Energiespeicher im Strommarkt: Aufgaben und Rahmenbedingungen Kurzvorstellung des Clean Energy Sourcing (CLENS) Aufgaben für Energiespeicher: Paradigmenwechsel in der Stromversorgung Rahmenbedingungen für Energiespeicher: Märkte für Flexibilität Fazit Der klassische Großhandel Der Regelenergiemarkt
22 Seite 22 Stromhandel und Systemdienstleistungen sind die zentralen Marktplätze für Flexibilität Wozu wird Flexibilität benötigt? Art des Flexibilitätsvorteils Wer monetarisiert Flexibilitätsvorteile? Stromhandel Bilanzkreisausgleich Systemdienstleistungen Arbitrage zwischen Hochund Tiefpreisphasen Verkaufserlöse Kostenersparnis im Einkauf Energieversorger/-händler ( Bilanzkreisverantwortlicher) Vermeidung von Ausgleichsenergiekosten (physische Korrektur von Prognoseabweichungen) Kostenersparnis Reduktion des Ausgleichsenergierisikos Energieversorger ( Bilanzkreisverantwortlicher) Bereitstellung von Regelenergie zur Frequenzhaltung der Übertragungsnetze Leistungspreiserlöse Arbeitspreiserlöse Regelenergieanbieter ( Bilanzkreisverantwortlicher) Werttreiber (Kurzfristige) Volatilität der Großhandelspreise ( weiterer Zubau Windund PV-Anlagen) Extreme Ausgleichsenergiepreise ( weiterer Zubau Wind- und PV- Anlagen) Schwer prognostizierbare Fluktuation der Erzeugung ( weiterer Zubau Wind- und PV-Anlagen)
23 Mit Regelenergie sorgen die ÜNB für Stromnetzstabilität, die kurzfristig nicht über den Großhandel gewährleistet werden kann. Seite 23 Erzeugung (z.t. schwankend aus Wind & Sonne) Sollfrequenz 50 Hz Fluktuierender Verbrauch Erzeugung Verbrauch Für eine stabile Stromversorgung muss die Netzfrequenz im europäischen Stromnetz stets 50 Hz betragen Dies ist der Fall, wenn sich Stromeinspeisung und -entnahme im Gleichgewicht befinden Kurzfristige Schwankungen der Netzfrequenz in der Theorie < 15 Minuten werden durch die Übertragungsnetzbetreiber durch den Einsatz von Regelenergie ausgeglichen
24 Der Regelenergiemarkt ist ein sehr kurzfristiger Kapazitätsmarkt ohne langfristigen Terminprodukte Seite 24 Regelenergiearten Produktsegment Ausschreibung Mind.-Angebot Aktivierung Zeitscheiben Vergütung Primärregelleistung Wöchentlich 1 MW <30 Sekunden vollautomatisch 1/Woche Leistungspreis Sekundärregelleistung Wöchentlich 5 MW < 5 Minuten vollautomatisch Peak & Off-Peak Leistungspreis & Arbeitspreis Minutenreserveleistung Täglich 5 MW <15 Minuten teilautomatisiert 6x4h/Tag Leistungspreis & Arbeitspreis Reihenfolge der Aktivierung Primärregelung Sekundärregelung Minutenreserve 5 s 30 s 5 min 15 min 1 h
25 Seite 25 Die Bereitstellung von positiver MRL ist fast nichts wert auch hier zeigen sich die Überkapazitäten im Kraftwerkspark Der Leistungspreis für positive MRL beträgt häufig 0 EUR/MW Überkapazitäten! Der Kapazitätsmarkt Regelenergie ist für positive MRL oft ein Energy Only -Markt EUR/MW Mittlere und Grenz-Leistungspreise für positive Minutenreserve Quelle: eigene Auswertung, Daten von regelleistung.net
26 2010er Angebot von neg. MRL korreliert mit der Stromnachfrage Seite 26 Prozentuale Überdeckung des Bedarfs an negativer MRL* im Tagesverlauf 100% 90% Tägliche Angebotskurve Sommer % 70% 60% 50% NEG_00_04 NEG_04_08 NEG_08_12 NEG_12_16 NEG_16_20 NEG_20_ Hohe Stromnachfrage viele Kraftwerke laufen viele Kraftwerke können abgeregelt werden großes Angebot neg. MRL Quelle: eigene Auswertung, Daten von regelleistung.net *) Montag-Freitag, aus Q2 und Q3
27 2012er Angebot von neg. MRL korreliert negativ mit PV-Erzeugung Seite 27 Prozentuale Überdeckung des Bedarfs an negativer MRL* im Tagesverlauf 100% 90% Tägliche Angebotskurve Sommer % 70% 60% 50% NEG_00_04 NEG_04_08 NEG_08_12 NEG_12_16 NEG_16_20 NEG_20_ Hohe PV-Einspeisung konventionelle Kraftwerke haben am Spotmarkt ihre Einsatzentscheidung getroffen und laufen nicht oder bei Minimallast wenige konventionelle Kraftwerke können abgeregelt werden geringes Angebot neg. MRL Quelle: eigene Auswertung, Daten von regelleistung.net *) Montag-Freitag, aus Q2 und Q3
28 Seite 28 Zwischenfazit Regelenergiemarkt Status quo Positive Regelenergie: Überkapazitäten, die auch Preissitzen im Großhandel verhindern, drücken auch im Regelenergiemarkt stark auf die Preise. Negative Regelenergie: Preise sind in den letzten Jahren gestiegen Verdrängung von konventioneller, regelbarer Kraftwerksleistung in Zeiten mit hoher Wind-/PV-Erzeugung Windkraft- und PV-Anlagen nehmen (noch) nicht am Regelenergiemarkt teil Schlussfolgerungen für Speicher und Ausblick Der Regelenergiemarkt ist der Einstiegsmarkt für Speicher! Der Regelenergiemarkt zeigt eine schnellere Reaktion auf den Zubau von Wind- und PV-Anlagen als der Stromhandel und belohnt in steigendem Maße Flexibilität. Vorteil ggü. Stromhandel Aber: Die Wahrscheinlichkeit, dass der Gesetzgeber und Regulierer extreme Knappheitssituationen und Preisspitzen tolerieren werden, ist gering, da es sich um eine Systemdienstleistung handelt. Aussichten ungewiss!
29 Seite 29 Energiespeicher im Strommarkt: Aufgaben und Rahmenbedingungen Kurzvorstellung des Clean Energy Sourcing (CLENS) Aufgaben für Energiespeicher: Paradigmenwechsel in der Stromversorgung Rahmenbedingungen für Energiespeicher: Märkte für Flexibilität Fazit Der klassische Großhandel Der Regelenergiemarkt
30 Seite 30 Fazit: Regelenergiemarkt ist Einstieg für Energiespeicher Erst langfristig werden Stromspeicher unausweichlich Mit zunehmendem EE-Ausbau steigt der Bedarf an Flexibilitäten im System, aber Stromüberschüsse, die Speicher unausweichlich machen, entstehen aber erst bei sehr hohen EE-Anteilen Zur Deckung des Flexibilitätsbedarfs im Tageslastgang stehen zahlreiche Optionen zur Verfügung, die teilweise kostengünstiger als Speicher sind Durch hohe Überkapazitäten ist die Volatilität der Preise am Strommarkt gering Derzeit können sich nur sehr günstige Speicher über den Strommarkt refinanzieren Der Regelenergiemarkt ist der Einstiegsmarkt für Speicher Vorrangig ist der Ersatz von konventionellen Mustrun-Kapazitäten durch die Erbringung von Systemdienstleistungen durch EE-Anlagen, Verbraucher und Speicher Der Regelenergiemarkt reagiert bereits heute auf den Zubau von Wind und Sonne und belohnt (insbesondere negative ) Flexibilität Langfristig: Bei sehr hohen EE-Anteilen entsteht Flexibilitätsbedarf, der nur durch Speicher gedeckt werden kann
31 Kontaktdaten Daniel Hölder Leiter Energiepolitik Katharinenstraße Leipzig Tel: Fax: daniel.hoelder@clens.eu
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