ENERGIEFLEXIBLE PRODUKTION POTENZIALE UND HERAUSFORDERUNGEN. Prof. Dr.-Ing. Dipl.-Kfm. Alexander Sauer Leipzig,

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1 ENERGIEFLEXIBLE PRODUKTION POTENZIALE UND HERAUSFORDERUNGEN Prof. Dr.-Ing. Dipl.-Kfm. Alexander Sauer Leipzig,

2 Ziel des Kopernikus-Projekts Synergie Ziel des Projekts Das Kopernikus-Projekt SynErgie hat zum Ziel, innerhalb der nächsten zehn Jahre alle technischen und marktseitigen Voraussetzungen in Einklang mit rechtlichen und sozialen Aspekten zu schaffen, um den Energiebedarf der deutschen Industrie effektiv mit dem volatilen Energieangebot zu synchronisieren. Quelle: BMW-Werk-Leipzig Leipzig

3 Struktur des Kopernikus-Projekts Synergie Potenzial der Nachfrageflexibilität von Industrieprozessen? Welche Querschnittstechnologien haben Potenzial? Kälteerzeugung? Druckluft? Welche Branchen haben Potenzial? Welche Produktionsprozesse? (Stahl, Aluminium, Chemie, Papier, Lebensmittel, Zement, Automobil, Glas, Maschinenbau) Informations- und Kommunikationstechnologie: Interfaces? Konnektoren? Synchronisierungsplattform? > Unternehmensplattform > übergreifende Marktplattform Wie erfolgt die beispielhafte Umsetzung und Validierung erarbeiteter Lösungen inkl. Technosphäre, Ökosphäre und Soziosphäre? Marktrechtliche regulatorische Strukturen? Neue Geschäftsmodelle, neue Produkte im Strommarkt Leipzig

4 Beteiligte Partner von 2016 bis Industriepartner 17 Uni-Institute 23 Wissenschaftliche Transfergesellschaften/ Verbände 16 NGOs Gefördert: 29 Assoziiert: 21 Gefördert: 17 Assoziiert: 0 Gefördert: 15 Assoziiert: 8 Gefördert: 2 Assoziiert: 14 Leipzig

5 Szenarien der Energiewende für 2050 im Überblick zwischen 4 und 8,5 GW technischem DSM Potenzial werden benötigt Installierte Anschlussleistung [GW] Anteil Erneuerbare am Strommix Technisches positives DSM Potenzial [GW] Gesicherte Leistung [GW] Leistung netzseitiger Speicher [GW] % 95% 90% 85% 80% 75% 70% 65% 60% 55% Datengrundlage: 33 Szenarien 50% Datengrundlage: 34 Szenarien 0 Datengrundlage: 11 Szenarien 0 Datengrundlage: 11 Szenarien 0 Datengrundlage: 24 Szenarien Quelle: EEP Leipzig

6 EUR / MWh In den letzten Jahren konnten wir sinkende Großhandelspreise an der Strombörse sehen Durchschnittspreise am Spotmarkt EPEX (Day-Ahead Auktion) 70 65, ,70 38,90 44,50 51,10 42,60 37,80 32,80 31,60 29,00 34,20 40, Quelle: Day-Ahead-Auktion EPEX, Baseload 2018 als Year-to-date Leipzig

7 EUR / MWh Ist das Ende des Preisverfalls schon erreicht? Durchschnittspreise am Spotmarkt EPEX (Day-Ahead Auktion) 70 65, ,70 38,90 44,50 51,10 42,60 37,80 32,80 31,60 29,00 34, % 40,90? Quelle: Day-Ahead-Auktion EPEX, Baseload 2018 als Year-to-date bis Leipzig

8 Preis pro Tonne OC 2 in Ein Grund: Die Preise für CO 2 -Zertifikate sind 2018 stark gestiegen! 25 Preis vom % Quelle: eex Leipzig

9 absolute Häufigkeit Zukünftig ist mit einem deutlich steigendem Preisniveau zu rechnen Simulation 2030 Mittelwert 93 Euro Häufigkeitsverteilung Day-Ahead Preise im Jahr 2016 Häufigkeitsverteilung Day-Ahead Preise im Jahr 2017 Häufigkeitsverteilung Day-Ahead Preise im Jahr 2018 (bis ) negative Strompreise! Häufigkeitsverteilung Day-Ahead Preise im Jahr 2030 nach Strommarktsimulation mit Annahme des Klimaschutzszenarios des öko-instituts Quelle: Day-Ahead, DE/AT/LU, abgerufen über smard.de Leipzig

10 Verteilung vorhandener Datenpunkte in % < bis bis bis bis bis bis bis bis bis bis bis bis bis 0 0 bis bis bis bis bis bis Das bislang ausgewiesene technische Lastflexibilisierungspotenzial in Deutschland 35% 30% 25% 20% 15% 10% 5% 0% Lastverzicht Lasterhöhung Die Lastflexibilisierung wurde anhand von 135 Datensätzen aus 13 Studien untersucht. liegt im Durchschnitt bei +0,6 GW bis -1,63 GW. gibt es überwiegend für bis zu 5 Stunden. Quelle: EEP, Energieflexibilität in der Industrie (2018) Leistung in MW C.24: Metallerzeugung und bearbeitung C.17: Herstellung von Papier, Pappe und Waren daraus C.23: Herstellung von Glas und Glaswaren, Keramik, Verarbeitung von Steinen und Erden C.20: Herstellung von chemischen Erzeugnissen ist zu ca. 50 % wöchentlich abrufbar. ist für die kalte Dunkelflaute noch nicht existent. Leipzig

11 Kopernikus Synergie betrachtet weitere Wirtschaftszweige und identifiziert zusätzliche Flexibilisierungs-Potenziale Lastverzicht 7,46 TWh/a 3,98 GW für 1 min. 2,45 GW für 15 min. Lasterhöhung 3,37 TWh/a 2,71 GW für 1 min. 1,09 GW für 15 min. [Quellen: Eigene Berechnungen, Destatis (Datenbasis 2016)] Leipzig

12 Auflösung des Investitionsdilemmas und Beitrag zur Systemeffizienz Dynamischer Energieträgerwechsel Unsicherheitsfaktor Energiemärkte Preisentwicklung der Energieträger? Volatilität der Energiepreise? Energiemarktprodukte? Beispielbetrieb Metalldruckguss >50% des elektrischen Energiebezugs (peak) durch dynamischen Energieträgerwechsel flexibilisierbar Nutzen bivalenter Produktionstechnologien Reduzierung der Abhängigkeit von einem Energieträger Minimierung Energiebezugskosten Option zur Teilnahme am Energiemarkt Quelle: Oskar Frech Geplante Entwicklung Energiemärkte - gestern - Energiemärkte - morgen - Energiemärkte aktuell Prognose Energiemärkte - morgen - Quelle: EEP Leipzig

13 Automatisierung und Standardisierung zentrale Bausteine der Energieflexiblen Fabrik Anforderungen 2030 Konzept für den Daten- und Informationsfluss in komplexen Produktionsbetrieben Standardisierte Schnittstellen und Datenmodelle Maschine Strommarkt Offene serviceorientierte Architekturen Vision 2026 Leipzig

14 2050 Drei Sphären zur ganzheitlichen Betrachtung der Energieflexiblen Fabrik Technosphäre Ökosphäre Soziosphäre Entwicklung des Ausbaus erneuerbarer Energien Ökobilanzielle Bewertung der Maßnahmen Residuallast Jan Mär Mai Jul Sep Nov Modellierung der Maßnahmen Simulation und Darstellung der Effekte Zielfestlegung Sachbilanz Wirkungsabschätzung Auswertung Ökologische Bewertung der Flexibilitätseinsätze in Ausbauszenarien Kernenergie Braunkohle Erdgas 11,7% 22,5% 13,2% 33,3% 16,3% Wind 6,9% Biomasse 6,1% Photovoltaik 14,1% 3,1% 0,9% Wasser Steinkohle Abfall Wind Erdgas 41,4% 68,1% 7,4% 13,1% Biomasse 19,5% 8,7% 3,7% 2% 2,4% Wasser Steinkohle Braunkohle Abfall Photovoltaik Wind Sonne Politik/ Gesetzgebung Anzahl und Größe regionaler Erzeuger Wetterdaten Energiekosten für Unternehmen Anzahl der Betreiber Neue erneuerbarer Technologien Energien Daten (Erhebung, Analyse, Sicherheit) Regionales Energieangebot (Regionaler) Energiemarkt Energiebedarf Industrie GewerbeHaushalte Zustimmung Betriebsrat Uhrzeit der Maßnahme Residuallast Energiekosten für Haushalte Bedarf von Ausgleichsmaßnahmen Energieeffizienz Sektorkopplung Aufklärung (Information) Power-to-x Speicher Steuerbare Energieerzeuger Vergütung (Geschäftsmodelle) Mitarbeiter Auswahl von Ausgleichsmaßnahmen Flexibilitätsmaßnahmen Umwelteinwirkungen Regionaler Ausgleich Emissionen Kosten Leipzig

15 Zusammenfassung Am Beispiel des Kopernikus-Projekts Synergie wird die Komplexität der Flexibilisierung der industriellen Energienachfrage deutlich Neben Prozesswissen über Kern- und Unterstützungsprozesse sind umfangreiche Kenntnisse über die Energiemärkte von heute und morgen notwendig Die Energiepreise werden vermutlich steigen und stärker schwanken Handlungsdruck für Energieeffizienz und Chance für Energieflexibilität Es gilt aus Unternehmenssicht das Risiko von Stranded Assets z.b. durch Energieträgeroffenheit zu minimieren Neben technologischen und wirtschaftlichen Aspekten sind auch die ökologischen und sozialen Herausforderungen zu berücksichtigen Leipzig

16 VIELEN DANK FÜR IHRE AUFMERKSAMKEIT! Prof. Dr.-Ing. Dipl.-Kfm. Alexander Sauer Nobelstraße Stuttgart Telefon: Internet: