Lösungen für eine leistungsfähige Industrie Großbatterie-Systeme der STEAG

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1 Lösungen für eine leistungsfähige Industrie Großbatterie-Systeme der STEAG Karl Resch, STEAG GmbH Trading & Optimization 6. Fortschrittskongress Wirtschaftsstandort Deutschland , Berlin

2 Lösungen für eine leistungsfähige Industrie Großbatterie-Systeme der STEAG 1 2 Ausgangsüberlegung und Anforderungen Das STEAG-Projekt Großbatterie-Systeme (GBS) 3 Erfahrungen mit den GBS in der PRL-Erbringung 4 Zukünftige Potenziale und Ausblick 2

3 Die Energiewende führt zu massiven Veränderungen in der Energieversorgung Konventionelle Erzeugungsanlagen im Wandel Aktuell: Das Rückgrat der sicheren Energieversorgung in Deutschland Aber: stark steigende Flexibilitätsanforderungen und zukünftig weitere Stilllegungen zu erwarten Erneuerbare Energien als Basis der Energiewende Bereits heute stark schwankende Windund PV-Erzeugung (Vorrangeinspeisung und Unsicherheit in der Prognose) Weiterer Zubau wird diesen Effekt verstärken Quelle: Aurora Energy Research (alle Abb., Oktober 2017) Die Residuallast und damit die Herausforderung durch wegfallende Grundlastkapazitäten und den weiteren Ausbau der fluktuierenden Energieerzeugung wird weiter steigen Quelle: Aurora Energy Research (Oktober 2017) 3

4 Speichersysteme sind ein elementarer Bestandteil der Energiewende Unterschiedliche Speicher-Technologien bieten unterschiedliche Leistungscharakteristika und eignen sich damit für unterschiedliche Anwendungen haben einen unterschiedlichen technischen und wirtschaftlichen Reifegrad Batteriespeicher auf Li-Ionen-Basis wurden ursprünglich für den Massenmarkt im Bereich Smartphones und E-Mobilität entwickelt sind aktuell einer der ausgereiftesten Speichertechnologien am Markt werden bereits heute erfolgreich in der Energiewirtschaft eingesetzt (proven technology) werden zukünftig weltweit einem stark Wachstum unterliegen Quelle: Electricity Storage Association, Deutsche Energie-Agentur (DENA) Quelle: Navigant Research 2017 Speichersysteme werden weltweit an Bedeutung in der sicheren Energieversorgung gewinnen, wobei Batteriespeicher auf Li-Ionen-Basis eine hervorgehobene Stellung einnehmen werden 4

5 Batteriespeicher ist die beste Speichertechnologie zur Absicherung der Netzstabilität Die Energiewende und ihre Herausforderungen für die Netze Stark schwankende Wind- und PV-Erzeugung Weiterer Zubau wird diesen Effekt verstärken Zukünftige Stilllegungen von konventionellen Kraftwerken, die bisher wesentlich zur Regelenergiebereitstellung beitragen Regelenergie als Herausforderung Bereitstellung, insbesondere von neuen Quellen, nimmt daher an Bedeutung immer mehr zu Li-Ionen Batteriespeicher als eine wesentliche Quelle sind aufgrund ihrer Leistungscharakteristik hervorragend für die Erbringung von hochwertiger Regelenergie geeignet erfüllen die grundsätzlichen Marktanforderungen für Primärregelenergie, insbesondere das 30-Minuten-Kriterium können zukünftig weitere Aufgaben bei der Energieversorgung übernehmen sind bereits heute wirtschaftlich zu realisieren, ohne Inanspruchnahme von Fördermitteln Batteriespeicher sind im Rahmen der Energiewende insbesondere zur Absicherung der Netzstabilität und Systemsicherheit von besonderer und stark wachsender Bedeutung 5

6 Batteriespeicher sorgen für Netzstabilität und Systemsicherheit in der Primärregelung Reihenfolge der Aktivierung Primärregelung Sekundärregelung Minutenreserve 5 Sek. 30 Sek. 5 Min. 15 Min. 1 Std. 6

7 Leistungspreis [ /MW und Woche] MW Die Erbringung von Primärregelleistung wird in wöchentlichen Auktionen versteigert Primärregelleistungsbedarf DE FR NL CH AT BE Marktinformation wöchentliche PRL-Ausschreibung für den Regelverbund D, F, NL, CH, AT und BE liegt bei ca MW; BE und NL schreiben nur einen Teil ihres Bedarfs über die Kooperation aus Mögliche Exporte betragen 30% des länderspezifischen PRL-Bedarfes, aber mindestens 90 MW Mindestlosgröße für die Vermarktung: ±1MW, 1 MW-Schritte 100% technische Verfügbarkeit Vergütung auf Leistungspreisbasis; keine Arbeitspreisvergütung wie bei SRL und MRL Primärregelleistungspreise und Marktentwicklung Kalenderwoche

8 Gleichbehandlung aller PRL-Anlagen und Einhaltung 30 -Kriterium als Voraussetzung für Netzstabilität und Systemsicherheit 8

10 Mit der Investition in die Großbatterie-Systeme ist STEAG neue & innovative Wege gegangen Ein STEAG-Projekt mit Wurzeln in der eigenen F&E Investitionsentscheidung in 6 GBS und Vertragsabschluss mit Nidec im Oktober 2015 Projektstart Anfang November 2015 Projektzeitplan wurde eingehalten Projektbudget wurde unterschritten Offizielle Inbetriebnahme aller Anlagen im November 2016 Auszeichnung als Referenzprojekt der KlimaExpo.NRW Alle 6 GBS-Anlagen werden seit Anfang Dezember 2016 vermarktet Hierbei konnte bisher eine Zuschlagsquote von rd. 97% erreicht werden 10

11 Die Großbatterie-Systeme der STEAG sind eines der weltweit größten Batteriespeicher-Projekte 6 Großbatterie-Systeme mit je 15 MW und einer Gesamtfläche von je rd m² das entspricht rd. 3 Fußballfeldern für alle Anlagen Nutzung von vorhandener Infrastruktur (Synergievorteile) Verwendung von etablierter Lithium-Ionen-Technologie Containerlösung mit der Option zur flexiblen Umnutzung der Großbatterie ( Relocation ) Design der Großbatterie-Systeme je Standort 10 Container mit Batterien mit je 1,5 MW + 5 Trafos 1 Steuerungscontainer Kapazität der Großbatterie-Systeme > 120 MWh insgesamt > 20 MWh jeder Batteriespeicher und damit Erfüllung Mindestanforderung für PRL von 30 Min. Dimensionen der Container Länge: ca. 12,8m Breite: ca. 2,6m Höhe: ca. 2,8m 11

12 Durch die Abdeckung der gesamten Wertschöpfungskette konnten die GBS durch STEAG in Rekordzeit realisiert werden 12

14 Die PRL-Vermarktung der GBS erfolgt über das Optimierungsnetzwerk der STEAG Steuerung und Optimierung von Assets OneOpt steuert und optimiert Ihre und unsere Assets Kurzfristig und flexibel Nutzung von gegenseitigen Synergien Individuell 14

15 PRL [MW] Das Anforderungsprofil an die GBS aus der Frequenzabweichung ist sehr heterogen 6,00 Abrufleistung als Dauerlinie Jan. - April ,00 4,00 3,00 2,00 1,00 0,00-1,00-2,00-3,00-4,00-5,00-6, /4-Stunden pos. PRL Erbringung neg. PRL Erbringung Über das ¼-Stunden Raster ist in rd. 80% der Abrufe nur ein Bedarf von rd. 15% der max. Leistung ersichtlich. Bei Betrachtung im Minutenraster zeigt sich ein ganz anderes Bild. 15

16 Erfahrungen im kommerziellen Betrieb der GBS 23. Januar 2017, Uhr, GBS Herne Über fast 1 Stunde musste ausschließlich positive Primärregelleistung erbracht werden 16

17 Erfahrungen im kommerziellen Betrieb der GBS 29. Oktober 2017, Uhr, GBS Herne Alert State bei Umstellung auf Winterzeit. Frequenzabweichung über ± 50 mhz für länger als 15 min, in der Spitze bis zu 100 mhz. Ausschließlich negative Primärregelleistung über die Doppelstunde. 17

18 Erfahrungen im kommerziellen Betrieb der GBS 8. November 2017, Uhr, GBS Herne Alert State an einem Wochentag. Frequenzabweichung außerhalb ± 50 mhz für länger als 15 Minuten. Im Anschluss hohe Frequenzabweichung > 100 mhz über 4 Minuten. 18

19 Fazit: Die GBS haben sich im ersten Jahr des kommerziellen Betriebs hervorragend bewährt Präqualifikation für die Primärregelleistung: Sehr schnelle Laständerung (<5 MW/s) max. Abweichung: 12 kw bei kw Sehr gute technische Verfügbarkeit der GBS-Anlagen Anforderungen der TSO s für die PRL-Erbringung können vollumfänglich erfüllt werden Auslegung nach 30 Minuten-Kriterium hat sich in der Praxis bewährt und bestätigt Lademanagement erfolgt vollautomatisch per ¼ h-fahrplan 19

21 Batterie-Systeme können im Rahmen der Energiewende viele Aufgaben übernehmen Was sind die Beweggründe für den Einsatz von Batteriesystemen? a) Kostenoptimierung / Erlösgenerierung Bereitstellung von Primärregelleistung Verteilung von Lastspitzen und somit Netzentgeltoptimierung Bereitstellung von Blindleistung b) Risikomanagement / Versorgungssicherheit / Schadensminimierung Unterbrechungsfreie Stromversorgung Schwarzstartfähigkeit von Kraftwerken c) Nachhaltigkeit / Autarkie Vergleichmäßigung fluktuierender Erzeuger Baustein zur autarken Energieversorgung STEAG untersucht im Projekt BASNA (Battery Systems New Applications) weitere Anwendungsmöglichkeiten von Batteriespeichern im In- und Ausland und ist offen für Projektvorschläge und/oder Kooperationen 21

22 Innovationen brauchen kluge, verlässliche Regeln und Märkte! Entscheidend ist: 1. Sicherung des Unbundlings: Netzausbau, klare Marktrollen. Als Basis für Wettbewerb, auch bei Systemdienstleistungen. Lastmanagement ist keine Aufgabe des Netzes! 2. Gleiche, kontinuierliche Spielregeln für alle Markteilnehmer, auch bei der Primärregelleistungsbereitstellung. Kein diskriminierendes Dumping! 3. Prognosegenauigkeit belohnen, Wert von Flexibilität sichern: Anforderungen an den Bilanzausgleich steigern, keine EE-Vergütung bei negativen Preisen und ohne Netz! 4. Mit 1-3 sinnvolle Sektorkopplung bedarfs- und systemgerecht anregen. Es gibt für Batteriesysteme und andere Speicher viele sinnvolle Anwendungen. Zur Hebung des technischen Potenzials sind intelligente, wettbewerbliche Spielregeln erforderlich. November 2017

23 Gerne stehen wir Ihnen für Fragen und/oder Projekt-Vorschläge zur Verfügung Ihr Ansprechpartner Karl Resch Head of Sales STEAG GmbH Trading & Optimization Tel.: Weitere Informationen unter:

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25 Regelwerk für die PRL-Erbringung Veröffentlicht von den deutschen ÜNB auf regelleistung.net Transmission Code 2007 mit Anhängen (im Folgenden TC ) Allgemeine Vorgaben, keine spezifischen Vorgaben für speicherbegrenzte TE (TE: Technische Einheit; technologieneutral) Die dynamischen Anforderungen sind für Batterien unproblematisch Eckpunkte und Freiheitsgrade bei Erbringung von Primärregelleistung Vorgaben in Bezug auf das Lademanagement von speicherbegrenzten TE Anforderungen an die Speicherkapazität bei Batterien für die Primärregelleistung Vorgaben in Bezug auf die Kapazität und das Lademanagement von speicherbegrenzten TE 25

26 Anforderungen der ÜNB an Batterien Zwei Präqualifikationsvarianten Stationäre Variante 30-Minuten-Kriterium Verhältnis Kapazität / Leistung > 1:1 Konsequenzen SoC-Management entscheidend für Kapazität SoC-Management im ¼h-Raster => Arbeitsbereich Besicherungsonzept (n-1) beachten Pool mit TE ohne Speicherbegrenzung 15-Minuten-Kriterium Verhältnis Kapazität / Leistung = 1:1 möglich TE muss PRL ablösen können ( Verlagerung der Vorhaltung und Erbringung auf andere TE ) Konsequenzen Keine PRL-Poolerweiterung Opportunitätskosten durch Vorhaltung der TE Achtung: keine Doppelvermarktung erlaubt 26