Forcierung innovativer Vernetzung von erneuerbaren Energien und Energiespeichern Herausforderungen und Lösungen

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1 3. Energieforum 2014 Forcierung innovativer Vernetzung von erneuerbaren Energien und Energiespeichern Herausforderungen und Lösungen Senior Vice President Leiter Government Affairs Berlin Unternehmensbeauftragter für die Energiewende, Siemens AG Answers for energy.

2 Bis 2030 kommen weitere 100 GW Kapazität für erneuerbare Energien in den deutschen Strommix Rückbau und Neuinstallationen in GW % p.a Maximallast 83 GW plus Reserve Motoren Geothermie, Biomasse/Abfall Wind Onshore Wind Offshore Solar PV Hydro Nuklear Kohle Deutsche Energiewende Der Anteil Erneuerbarer an der Stromerzeugung lag 2013 bei 24%, bis 2020 soll er auf 35% steigen. Klimafreundliche hocheffiziente Gaskraftwerke als Reservekraftwerke zum Ausgleich fluktuierend einspeisender Windräder. Ende 2013 lag die installierte Kapazität an Onshore- Windenergieanlagen bei 33,7 GW; sie soll in Zukunft jährlich um 2,5 GW wachsen (Ziel EEG 2014). Ausbau Offshore-Windenergie bis 2020 von Bundesregierung von 10 GW auf 6,5 GW begrenzt; bis 2030 Ausbau auf insgesamt 15 GW geplant (Siemens- Schätzung: ~17 GW) Quelle: Siemens Seite 2 Rückbau Neuinstallationen Gas Gas und Dampf Netze: z.b. Nord-Süd Übertragungsleitungen benötigt, um Windenergie in die Lastzentren Süddeutschlands zu bringen.

3 EE-dominiertes Stromversorgungssystem: Last und Erzeugung fallen auseinander Tag mit geringer Last im Sommer 80 GW Tag mit hoher Last im Winter 80 GW h 4h Quelle: ENTSOE, Siemens Seite 3 8h 8h Maximallast 12h 12h 16h 16h 20h 20h 24h 24h Tageslastverlauf Szenario: Maximale Verfügbarkeit 2013 Szenario: Minimale Verfügbarkeit 2013 Minimallast Maximale erneuerbare Leistung Minimale fossile Leistung Minimale erneuerbare Leistung Nuklear (Wegfall bis 2022) Maximale fossile Leistung Nutzung aller Flexibilitäten notwendig Konventionelle Kraftwerke werden auch langfristig die Versorgung sichern Netzausbau zur Vermeidung von Engpässen und EE- Integration Ausschöpfung von Lastverschiebungspotenzialen Entwicklung von Speichern

4 Auf dem Weg zu einem dezentralen Energiesystem End-to-end Management Wind Parks Onshore Hydrogen Storage Storage Solutions Rail Diesel Generator Private Solar Microgrids Wind Parks Offshore Pumped Storage Power Plant Large Scale PV Plant Electrical Vehicles Smart Street Lighting Smart Transmission Unidirektionaler Energiefluss Bidirektionaler Energiefluss Smart Distribution Seite 4

5 Dezentrale Strukturen erfordern neue technische Wege für das Management des Gesamtsystems End-to-end Management Wind Parks Onshore Hydrogen Storage Storage Solutions Rail Diesel Generator Private Solar Microgrids Wind Parks Offshore Pumped Storage Power Plant Large Scale PV Plant Electrical Vehicles Smart Street Lighting Smart Transmission Smart Distribution Balancing of generation & consumption Load management & peak avoidance Resiliency through automatic outage prevention & restoration CO 2 avoidance & cost curtailment Avoidance of non technical losses Cost optimization and improved security of supply Seite 5

6 Smart Grid Lösungen bilden die Grundlage für Energiesicherheit in der Zukunft GENERATION TRANSMISSION DISTRIBUTION CONSUMPTION RAIL & MICROGRIDS BIG DATA ANALYTICS, IT INTEGRATION GRID AND ENTERPRISE IT COMMUNICATION & AUTOMATION FIELD DEVICES SENSORS AND PROTECTION PRIMARY EQUIPMENT GRID CONTROL HMI AUTOMATION SENSORS PROTECTION EMS DMS ADMS Microgrids POWER QUALITY GRID APPLICATION COMMUNICATION SMART METER Virtual Power Plants Demand Response Meter Data Mgmt. ecar Operation Center SERVICE & SMART GRID SECURITY SMART TRANSMISSION SMART DISTRIBUTION RAIL & MICROGRIDS Seite 6

7 Energiespeicher Breite technologische Landschaft Anwendungsfälle nach lokalem Einsatz der Speichertechnologie Zentral Große Energieversorgungsunternehmen Dezentral Kleine Energieversorgungsunternehmen, Kommunen, Industrie Prosumer Pumpspeicher H2 Batterie Thermisch Strom Strom H2 / H2 Methan Brennstoff (Gasnetz) fürs Auto Netzausgleich und Netzstabilität Power-to-gas Power to value Strom Netzstabilität und Eigenverbrauch Wärmeenergie Power-to-heat Seite 7

8 Energiespeicher der Zukunft: Langfristig große Kapazitäten erforderlich Technische Eignung von Speichertechnologien nach Kapazität und Dauer Speicher im Wettbewerb mit anderen Flexibilitätsoptionen Sekunden Minuten Stunden Tage Batterien Wasserstoff/Methan ETES 1 CAES 2 Schwungradspeicher Kondensatorspeicher Pumpspeicher 1 kw 100 kw 1 MW 10 MW 100 MW 1 GW Bei EE-Anteilen > 60% steigende EE- Überschussproduktion Abregeln oder speichern oder Systemübergang (power to heat) Speicher auch langfristig im Wettbewerb mit konv. Kraftwerken Langzeitspeicherung in Deutschland nur durch H2 möglich Batteriespeicher für Eigenerzeugung mit PV-Anlage attraktiv, zulasten der Netzkunden 1) Electro-Thermal Energy Storage 2) Compressed Air Energy Storage Seite 8

9 Beispiel: Batterie-Speichersystem SIESTORAGE 1 MVA, 500 kwh Stabilisierung von Verteilnetzen durch: Frequenz-Regulierung Puffer für volatile Einspeisung durch Photovoltaikanlagen Black-start Fähigkeit Seite 9

10 Beispiel: PEM Elektrolyse Mehr als nur ein Speicher Erzeugung Umwandlung/Speicher Anwendung Direkte Nutzung Mobilität H2 Speicher Brennstoffzellenauto Photovoltaik Fluktuierende Stromerzeugung Energie PEM Elektrolyse Gasleitung Windenergie Gaskraftwerk Rohstoff Konventionell Konstante Stromerzeugte Energie erzeugung Netz Methanisierung CO2 Nutzung Industrie XXX Seite 10

11 Der Wandel zwingt zum umdenken Neue Rahmenbedingungen (EEG, Auflagen) Zunehmender Preis- und Kostendruck Wachsender internationaler Wettbewerb Volatile Energiepreise Der Energieversorger wird vom einseitig agierenden Energieerzeuger zum interagierenden Energiemanager Seite 11

12 Fragen? Senior Vice President Leiter Government Affairs Berlin Unternehmensbeauftragter für die Energiewende, Siemens AG Answers for energy.

13 Zukünftiger Strommarkt: Besser aus einem Guss Einspeiseverantwortung: Erneuerbare werden zur Direktvermarktung verpflichtet und 1 speisen wie alle anderen Erzeuger nach Fahrplan ein; Strom Ein ohne Nachfrage wird nicht vergütet einheitliches 2 Erneuerbaren-Versteigerung: Art der Förderung wird an technologischen Fortschritt gebunden und regional differenziert über Auktionen vergeben 3 CO 2 -Begrenzung: Stärkung des Europäischen CO 2 -Zertifikatehandels; alternativ sektorspezifische CO 2 -Begrenzung für Stromerzeuger 4 Fixkosten-Umlage: Systemkosten werden über die Höhe der Anschlussleistung auf Konsumenten umgelegt 5 Versorgungsabsicherung: Temporäre Sicherheitsreserve außerhalb des Marktes, mittelfristig Entscheidung für oder gegen einen Kapazitätsmarkt Marktdesign reduziert den regulatorischen Aufwand und fördert Marktdynamik ebenso wie Versorgungssicherheit Seite 13

14 Intelligente Lastverschiebung: Vermeidung von Spitzenlast-Preisen Ohne Lastoptimierung: Energiekosten = EUR/Tag Mit Lastoptimierung: Energiekosten = EUR/Tag Lastprofil 51,97 MWh Lastprofil 51,97 MWh Lastanteil fix [MWh] Flex. Last [MW] 3,000 [MW] 2,500 3,000 [MW] 2,500 2,000 2,000 1,500 1,500 1,000 1,000,500,500,000 00:15 02:45 05:15 07:45 10:15 12:45 15:15 17:45 20:15 22:45,000 00:15 02:45 05:15 07:45 10:15 12:45 15:15 17:45 20:15 22:45 5% Kosteneinsparung Seite 14