Fachtagung: Dezentrale flexible Strombereitstellung aus Biogas Entwicklungen, Möglichkeiten und Perspektiven

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1 Die Direktvermarktung: aktueller Stand, Möglichkeiten und Ausblick Fachtagung: Dezentrale flexible Strombereitstellung aus Biogas Entwicklungen, Möglichkeiten und Perspektiven am 03. April 2014, Berlin Vortragender: Dipl. Wirtsch.-Ing. Manuel Stelzer Autoren: Uwe Holzhammer, Manuel Stelzer Wissenschaftlicher Mitarbeiter Gruppe Bedarfsorientiere Energiebereitstellung (Leitung: Uwe Holzhammer) Bereich: Bioenergie-Systemtechnik Fraunhofer-Institut für Windenergie und Energiesystemtechnik IWES Königstor 59, Kassel Fraunhofer IWES Kassel Bereich Bioenergie-Systemtechnik unter der Leitung von Dr. Bernd Krautkremer Themenschwerpunkte: Biogasanlagentechnik (mit eigener Versuchsbiogasanlage) effiziente Biogasverwendung (z.b. Mikrogasturbine, BHKW) Biogasaufbereitungstechnik und Verfahren Biogaseinspeisung in das Erdgasnetz CO 2 -Versorgung zur E-Gasproduktion (Power-to-Gas) bedarfsorientierte Stromproduktion technik, Automatisierung und Anlagensteuerung Fütterungsmanagement, bedarfsgerechte Biogasproduktion Dienstleistung: Unabhängige Beratung, Konzeptentwicklung, Wirtschaftlichkeitsanalysen, Produktentwicklung (Optimierer Stromvermarktung, manager, Fütterungsmanager), Szenarienentwicklung, unabhängige Vergleichsanalysen und Bewertung, Studien (für Unternehmen, kommunale Stadtwerke und Politik)

2 Gliederung des Vortrages 1. Aktueller Stand der DV von Strom aus Biomasse 2. Marktanalyse und Evaluierung der DV auf Basis von Fragebögen 3. Aktueller Stand der Flexibilisierung der Stromerzeugung aus Biogas und Biomethan 4. Biomasseanlagen im Regelleistungsmarkt 5. Ausblick (ein Blick in die Zukunft?!) 6. Fazit 1. Aktueller Stand der DV von Strom aus Biomasse Wie hat sich das Thema entwickelt?

3 1. Aktueller Stand der DV von Strom aus Biomasse Der Weg zur flexiblen Stromproduktion Die Direktvermarktung von Strom aus Biomasse: ein wichtiger Schritt in Richtung der Marktintegration von EE Voraussetzung für Anlagenbetreiber, sich am Strom- und Regelleistungsmarkt zu beteiligen Der Weg von der festen Einspeisevergütung und hin zur Direktvermarktung und flexiblen Stromproduktion ist ein Entwicklungs- und Lernprozess 1. Anlagenbetreiber wechseln von der festen Einspeisevergütung in die Direktvermarktung 2. Anlagenbetreiber beteiligten sich am RL-Markt 3. Nach guten Erfahrungen erfolgt der letzte Schritt: Anpassung der Anlage an bedarfsorientierten Betrieb 1. Aktueller Stand der DV von Strom aus Biomasse Entwicklung der Marktteilnahme seit 2012 Anlagenleistung von knapp 3,5 GW el wird direkt vermarktet Insgesamt befinden sich ca. 65 % der Biomasseanlagenleistung in der DV Installierte Biomasse Leistung in der DV [MWel] Jan 12 Feb 12 Mrz 12 Apr 12 Mai 12 Jun 12 Jul 12 Aug 12 Sep 12 Okt 12 Nov 12 Dez 12 Jan 13 Feb 13 Mrz 13 Apr 13 Mai 13 Jun 13 Jul 13 Aug 13 Sep 13 Okt 13 Nov 13 Dez 13 Jan 14 Feb 14 Mrz 14 Apr / 2013 / 2014 Quelle Stand März 2014

4 1. Aktueller Stand der DV von Strom aus Biomasse Aufteilung nach Art/ Aggregatzustand Anlagen die Biogas und Biomethan einsetzen: ca. 1,9 GW el (über 50% der installierten Leistung) Ca. 56 % der installierten Anlagenleistung innerhalb der DV entfällt auf gasförmige Biomasse (Biogas und Biomethan) Aufteilung der Biomasseanlagenleistung in der DV nach Aggregatzustand 2500 Elektrische Leistng [MWel] Biogas / Biomethan feste Biomasse flüssige Biomasse gasförmige Biomasse 0 Art der Biomasse in der DV Quelle: Abschätzung Fraunhofer IWES, Stand März Marktanalyse und Evaluierung der DV auf Basis von Fragebögen

5 2. Marktanalyse und Evaluierung der DV auf Basis von Fragebögen Konsortium: Stromhändler (E2M, WEMAG, Clens, Envitec Energiekontor, Next Kraftwerke, Nexus Energie, EWE Vertrieb, Stadtwerke München) Anlagenbetreiber/innen, die direkt angesprochen wurden (auf Messen, Tagungen und persönliche Kontakte) und mit Unterstützung von Fachverband Biogas e.v. Amt für Ernährung, Landwirtschaft und Forsten Nördlingen GDGE e.g., Naturstrom, Lichtblick und anderen Umweltgutachter (Uppenkamp & P, Omnicert, K.H. Töpp) 2. Marktanalyse und Evaluierung der DV auf Basis von Fragebögen Datengrundlage Stromhändler Installierte Leistung in der Direktvermarktung in MW el (ca MW el installierte Gesamtleistung in der Direktvermarktung; 7 Stromhändler) 5,3% Biogas 13,9% Biomethan Feste Biomasse Flüssige Biomasse 8,4% Installierte Leistung in der Direktvermarktung [MWel] davon installierte Leistung in der Flexibilitätsprämie [MWel] Biogas ,4 Biomethan 96 6 Feste Biomasse 158 Flüssige Biomasse 60 72,5% Stand: Dezember 2013

6 2. Marktanalyse und Evaluierung der DV auf Basis von Fragebögen Datengrundlage Umweltgutachter 87 % der Biogasanlagen nutzen die anfallende (Ab-)Wärme Über die Hälfte der Wärmenutzung entfällt auf Nahwärmenetze mit mehreren Abnehmern Abwärmenutzung in der Direktvermarktung (82 Anlagen; Anlagenbegriff nach dem EEG), mehrfach Nennungen möglich 15% 5% 5% 4% 17% 54% Installierte Leistung in der Direktvermarktung davon installierte Leistung in der Flexibilitätsprämie Biogasanlagen ca. 55 MW el ca. 12 MW el Wärmenetz mit mehreren Abnehmern Gewerbe / Unternehmen Sonstige Gebäudebeheizung am Ort der Anlage Industrieprozess keine Angabe Stand: Dezember Marktanalyse und Evaluierung der DV auf Basis von Fragebögen Datengrundlage Anlagenbetreiber Die Mehrheit der Anlagenbetreiber sieht die Direktvermarktung als Chance 100% Sehen Sie in der DV zukünftig ökonomisches Potential, betriebswirtschaftlich bessere Ergebnisse zu erzielen als im klassischen Betrieb? (61 Anlagen in der Direktvermarktung; Anlagenbegriff nach dem EEG) 80% 60% 40% 69% Installierte Leistung in der Direktvermarktung davon installierte Leistung in der Flexibilitätsprämie Biogasanlagen ca. 40 MW el ca. 12 MW el Biomethananlagen ca. 7,6 MW el ca. 5 MW el 20% 8% 23% 0% Ja Nein Keine Angabe Stand: Dezember 2013

7 3. Aktueller Stand der Flexibilisierung der Stromerzeugung aus Biogas und Biomethan Gesamtleistung [MWel] 3. Aktueller Stand der Flexibilisierung der Stromerzeugung aus Biogas und Biomethan 344 Anlagen mit ca. 195 MW el nutzen aktuell die Flexibilitätsprämie Ca. 10 % der Anlagenleistung (Biogas und Biomethan) innerhalb der DV erzeugen den Strom flexibel am Strombedarf orientiert Entwicklung der Inanspruchnahme der Flexibilitätsprämie nach 33 i EEG (Stand Mrz 2014) Jan Feb Mrz Apr Mai Jun Jul AugSep Okt NovDez Jan Feb Mrz Apr Mai Jun Jul AugSep Okt NovDez Jan Feb Mrz Quelle: Eigene Darstellung in Anlehnung an BNetzA

8 3. Aktueller Stand der Flexibilisierung der Stromerzeugung aus Biogas und Biomethan Anlagenleistungsgruppen in der Flexibilitätsprämie nach 33 i EEG (Stand Mrz 2014) Gesamtleistung Anlagenanzahl Anlagenanzahl Gesamtleistung [MWel] Quelle: Eigene Darstellung in Anlehnung an BNetzA 4. Biomasseanlagen im Regelleistungsmarkt

9 4. Biomasseanlagen im Regelleistungsmarkt Überblick Ca MW el an EE sind für den Regelleistungsmarkt präqualifiziert ca. 230 MW el Wasserkraft Bis zu 820 MW el Biomasse (bis zu 24 % der Biomasseanlagenleistung in der DV stehen dem Regelleistungsmarkt zur Verfügung) Regelleistungsbereitstellung durch EE in MW el 230 Wasserkraftanlagen i. d. R. wird negative RL (Sekundär- und Minutenreserveleistung) durch Biomasseanlagen im Grundlastbetrieb bereit gestellt 820 Biomasseanlagen Erste Anlagen bieten positive Regelleistung an (flexible Stromproduktion) Quelle: Eigene Abschätzung auf Basis E&M Biomasseanlagen im Regelleistungsmarkt Mögliche Senkung volkswirtschaftlicher Kosten Reale Gesamtkosten 2013 für die Bereitstellung von Regelleistung (Kosten aller bezuschlagten Leistungspreisgebote und Summe der Kosten aller Regelleistungsabrufe) Sekundärregelleistung ca. 354 Mio. Minutenreserveleistung ca. 155 Mio. Beispielrechnung auf Basis eines Simulationsmodells (die Ergebnisse sind als indikative Tendenz anzusehen) Mögliche Einsparungen durch zusätzliche Biogasanlagen im Regelleistungsmarkt im Vergleich zu den realen Gesamtkosten in 2013 Flexible Biogasanlage Installierte Leistung Sekundärregelleistung Minutenreserveleistung 150 MWel MWel Unflexible Biogasanlage 500 MWel MWel Quelle: Fraunhofer IWES 2014

10 5. Ausblick (Blick in die Zukunft?) 5. Ausblick (Blick in die Zukunft?) Umsetzungs- und Betriebsbeispiel kapazitäten Stromerzeugungskapazitäten

11 5. Ausblick (Blick in die Zukunft?) Umsetzungs- und Betriebsbeispiel Stromproduktion, wenn viel Strom benötigt wird (und kein Wind weht oder keine Sonne scheint!) werden entleert werden entleert Biogas fließt Strom wird produziert und eingespeist 5. Ausblick (Blick in die Zukunft?) Umsetzungs- und Betriebsbeispiel Keine Stromproduktion, wenn wenig Strom benötigt wird (und Wind weht und Sonne scheint!) X Kein Biogas fließt

12 5. Ausblick (Blick in die Zukunft?) Biogas und Power to Heat (PtH): Die intelligente Biogasanlage der Zukunft? Oder schon da? Strombezug aus dem Netz bei Strommengen mit sehr geringen Preisen (In Zeiten mit hohem Anteil an Wind und Sonne) X Kein Biogas fließt PtH Wärmelieferung Wärmespeicher 5. Ausblick (Blick in die Zukunft?) Biogas und Power to Heat (PtH): Die intelligente Biogasanlage der Zukunft? Oder schon da? Stromproduktion, wenn viel Strom benötigt wird (und kein Wind weht oder keine Sonne scheint!) werden entleert werden entleert Biogas fließt PtH Bereitstellung von neg. Regelleistung Wärmelieferung Wärmespeicher

13 5. Ausblick (Blick in die Zukunft?) Biogas und Power to Gas (PtG): Zukunftsmusik? Forschungsaktivität Fraunhofer IWES! Keine Stromproduktion, wenn wenig Strom benötigt wird (und Wind weht und Sonne scheint!) Was tun wenn es zu Stromüberschüssen kommt und kein Wärmebedarf besteht? X Kein Biogas fließt 5. Ausblick (Blick in die Zukunft?) Biogas und Power to Gas (PtG) : Zukunftsmusik? Forschungsaktivität Fraunhofer IWES! Strombezug aus dem Netz bei überschüssigen Strommengen mit sehr geringen Preisen (in Zeiten mit sehr hohem Anteil an Wind und Sonne) X Kein Biogas fließt PtG Biogas (50 % Methan) Biogas (90 % Methan)

14 5. Ausblick (Blick in die Zukunft?) Biogas und Power to Gas (PtG) : Zukunftsmusik? Ende noch offen! Stromproduktion in Phasen mit sehr hohen Strombedarf, mittels Biogas und E-Gas! werden entleert werden entleert Biogas fließt Weniger Biomasse bei gleichbleibenden Strommengen PtG 6. Fazit Dynamisches Wachstum der Direktvermarktung von Strom aus Biomasse seit Inkrafttreten des EEG 2012 Etwa 3,5 GW el Biomasseanlagenleistung befindet sich aktuell in der DV; ca. 1,9 GW el davon entfällt auf Biogas und Biomethan 10 % der Anlagenleistung (Biogas und Biomethan) in der DV nutzt aktuell die Flexibilitätsprämie und produziert bedarfsorientiert Strom Knapp 25% der Biomasseanlagenleistung in der DV ist für den RL-Markt präqualifiziert; Tendenz stark steigend Kostensenkungspotenzial für Ausgleichsenergie durch mehr Wettbewerb am Regelleistungsmarkt Kurz- bis mittelfristig: Optimierungspotenzial durch PtH Langfristig (bei hohen Anteilen EE-Strom): PtG?

15 Das Vorhaben Evaluierung der Direktvermarktung von Strom aus EE wird im Auftrag des BMU durchgeführt. Wir bitten Sie um weitere Unterstützung der Arbeiten, um eine gute Datenbasis für die Weiterentwicklung der Instrumente zu erarbeiten. Vielen Dank für Ihre geschätzte Aufmerksamkeit! Haben Sie noch Fragen? Kontakt: Dipl. Ing. (FH) Uwe Holzhammer Dipl.-Wirtsch.-Ing. Manuel Stelzer Phone: Phone: Gruppenleiter: Bedarfsorientiere Energiebereitstellung Wissenschaftlicher Mitarbeiter Bereich: Bioenergie-Systemtechnik Fraunhofer-Institut für Windenergie und Energiesystemtechnik IWES Königstor 59, Kassel