Energiespeicher Potenziale und Wirtschaftlichkeit

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1 Energiespeicher Potenziale und Wirtschaftlichkeit Leopoldina-Symposium Halle, Friedrich Schulte RWE AG, Konzern Forschung & Entwicklung / Technologien RWE 2/6/2014 PAGE 1

2 Agenda 1 Ausgangslage der Energiewende 2 Energiespeicher - im Transportnetz - im Verteilnetz - lokale Installation 3 Fazit Seite 2

3 Die Bundesregierung ging (geht?) von einer Abnahme der inländischen Stromerzeugung um 45 % bis 2050 aus Energiekonzept der Bundesregierung (bis 2013) 17% Verbrauchsrückgang 25% - 45% Import 20% Erneuerbare Energien (ca. 80% der Erzeugung) 58% 45% 25% Kernenergie Konventionelle Erzeugung 10% Quelle: EWI/Prognos/GWS Studie Seite 3

4 Energiespeicherung ist eine von vier prinzipiellen Optionen zum Ausgleich von Erzeugung und Nachfrage Stromerzeugung Stromverbrauch 230 V 50 Hz mögliche technische Maßnahmen Flexible Stromerzeugung 1 2 Ausbau der Stromnetze Smarte Technologien für Netz und Verbrauch 3 4 Speicherung von Energie Seite 4

5 Die Integration fluktuierender Stromerzeugung ist in mehrfacher Hinsicht eine Herausforderung Verlauf der Windenergieeinspeisung in Deutschland an ausgewählten Tagen im April 2011 Windenergieeinspeisung in MW Bereitstellung sehr hoher Leistungen Sehr große zeitliche Änderung der Leistung Vorhalten/Erzeugen großer Strommengen über längere Zeiträume > Keine Lösung erfüllt alle Anforderungen zugleich > Kriterien für den Mix der Maßnahmen sind - Kosten - technische Daten - Emissionen - Akzeptanz Seite 5

6 Für die Analyse wurden Speicher auf unterschiedlichen Systemebenen in drei Szenarien modelliert * Speicher auf allen Systemebenen möglich Drei Szenarien berücksichtigen Sensitivitäten Systemebene (Zentraler Speicher im Transportnetz) Dezentrale Ebene Speicher im Verteilnetz Lokale Ebene Zu Hause Speicher geringeres Wirtschaftswachstum "Stagnation" Best View Ambitionierte Klimapolitik moderate Klimapolitik "Dynamik" hohes Wirtschaftswachstum *) Studie von frontier economics, energynautics und RWE AG, 2013 Seite 6

7 Agenda 1 Ausgangslage der Energiewende 2 Energiespeicher - im Transportnetz - im Verteilnetz - lokale Installation 3 Fazit Seite 7

8 Speicher in Stromsystemen profitieren von unterschiedlichen Märkten Annahmen für aus Szenarien den Szenarien Struktur und Entwicklung der Kraftwerke 1 Erlösströme Arbitrage auf dem Day-ahead Markt kaufe billig (off peak) verkaufe teuer (peak) Ergebnisse Bewertung der Wirtschaftlichkeit Strompreise Volatilität der Strompreise Speicherkosten, Lebensdauer, Wirkungsgrad etc. 2 3 Zusatzerlöse vom Intraday-Markt Ausschöpfen von zusätzlichen Preisdifferenzen Bereitstellen von Systemdienstleistungen Regelenergie (Sekundärregelung, Minutenreserve) Schwarzstart EE-Erzeugungsmanagement/ Engpassmanagement Vergleich der Speichertechnologien Analyse der regulatorischen Rahmenbedingungen Seite 8

9 Die Perspektive für neue Pumpspeicher ist mittelfristig sehr begrenzt; Verbesserung ab 2030 möglich Erlösströme für Pumpspeicher Vermarktungsmöglichkeiten sind *) Day ahead Intraday Systemdienstleistungen Speicher kann Sekundärregelung und Minutenreserve anbieten 100MW / 8h PSP Kosten Erlöse und in Mio. Erlöse EUR in (real Mio 2010) EUR (real 2010) System SDL services Intraday Day-ahead Vermarktung Day ahead Arbitrage ist der wichtigste Erlösstrom Erlöse steigen erst ab 2030 signifikant Aus Portfolio-Überlegungen kann ein einzelnes PSP zwischen den Erlösströmen wechseln Spätere Inbetriebnahme verbessert die Wirtschaftlichkeit *) kein Mehrfachverkauf Seite 9

10 Zentrale Speicher haben für die nahe Zukunft kaum Perspektiven Ab 2030 attraktiv Abhängig von Lernkurven P2G und H2 können nur sehr langfristig unter besonders günstigen Bedingungen wirtschaftlich werden Internal rate of return (IRR) real Szenarien CAES kann nur langfristig bei Speicherzeit > 10 h wirtschaftlich werden Batterien in allen Szenarien < -10 % trotz Lernkurven Inbetriebnahme Pumpspeicher (neu) Diabate Adiabate Power-to-Gas Elektrolyse mit H2-Turbine Druckluftspeicher Druckluftspeicher Lithium- Ionen Batterie Technologie Quelle: Frontier Economics, RWE AG, 2013 Seite 10

11 Erst ab einem EE-Anteil von über 50 % werden größere Energiespeicher auf Systemebene erforderlich *) Mit der Energiewende steigender Anteil an EE 20 bis 25 % 35 bis 40 % 50 bis 60 % 75 bis 100 % Was zu tun ist Bestehende PSP weiter betreiben Neue Pumpspeicher Optionen für Standorte offen halten Weitere F&E für optimiertes Anlagendesign Druckluft Prüfen, inwieweit kleinere Einheiten möglich Power-2-Gas Grundlagen F&E mit dem Ziel fundamentaler Kostensenkung Technologiereife steigern heute Relevanz (neuer) Speicher *) Weitere Werttreiber: U. a. Gas- und CO 2 -Preise sowie Grad des Netzausbaus Seite 11

12 Netzausbau ist kostengünstig Speicher sind nicht die erste Wahl zur Integration eines hohen EE-Anteils Niederspannungsnetz typische Situation Netzausbaukosten durch starken PV-Ausbau ca. 60 T, auch bei 600 m Leitungslänge Die Option mit 100 kw/4 h Lithium-Ionen-Batterie wird auch 2050 noch rd. 90 T kosten Mit über 40 a haben Netze mehr als die doppelte Batterielebensdauer Verbrauchssteuerung bei dezentraler Stromerzeugung im Smart Grid begrenzt das Speicherpotenzial zusätzlich Mittelspannungsnetz Ausbaukosten in der Mittelspannung pro kw spezifisch noch günstiger als in der Niederspannung Obwohl die Distanzen größer sind, ergibt sich kein positiver Business Case für Speicher *) Die Batterie wurde in drei typischen Netzsituationen berechnet: Städtischer Bereich, Vorstadt und ländliches Gebiet Seite 12

13 Auf absehbare Zeit sind Speicher im Verteilnetz nicht wirtschaftlich betreibbar 10% Mittelspannungsnetz Niederspannungsnetz 5% Internal Rate of Return (IRR) real 0% -5% -10% -15% -20% Szenarien Dynamic Best View Stagnation P2G und H2 könnten langfristig wirtschaftlich werden, wenn ambitionierte Lernkurven erreicht werden und die Technik skalierbar wird Unabhängig von Batterie und Erlösstrom, kein positiver Business Case -25% Druckluftspeicher Power-2-Gas Power-2-H2 mit Turbine Flow Batterien Lithium-Ionen Batterie Blei-Säure Batterien Lithium-Ionen Batterie Wirtschaftlichkeit ggf. möglich, wenn Politik und Regulierung sich auf dezentrale Lösungen fokussieren Inbetriebnahme Technologie Quelle: Frontier Economics, RWE AG, 2013 Seite 13

14 Sinkende PV-Kosten machen Batteriespeicher interessant > Sorgen wegen zu hoher Strompreise > Persönliche Unabhängigkeit ist gewünscht > Versorgungssicherheit ist (noch) kein Thema > Vorbehalte gegen große Versorger (und andere Institutionen) Kosten der PV-Stromerzeugung Endkundenpreis Energiekosten / -preise Großhandelspreis Mögliche Entwicklung, durch PV getrieben EEG Eigenverbrauch Teilnahme am Großhandel Zeit, Jahre > Größte Unsicherheit für den Einsatz lokaler Speicher: a) Zukünftiger regulatorischer Rahmen b) Preise und Eigenschaften zukünftiger stationärer Speicher Seite 14

15 Batterien ermöglichen die Steigerung des eigenen Verbrauchs von lokaler PV-Stromerzeugung Lokale PV Stromerzeugung und Verbrauch werden zeitlich entkoppelt Eine Batterie für einen typischen *) Haushalt wird den Eigenverbrauch um 20 % erhöhen kw Haushaltsstromverbrauch Batterie laden 100% 80% Speichergröße 15,00 kwh 5,00 kwh 0,00 kwh Batterie entladen Eigenverbrauch 60% 40% +20% PV Stromerzeugung 20% Tagesstunden 0% PV Systemgröße [kwp] > Die Wirtschaftlichkeit von Batterien hängt vom vermiedenen Strombezug ab Mit konstant steigenden Endkundenstrompreisen und dem (der Höhe nach unerwarteten) Verfall der PV-Preise entsteht ein positiver Business Case Mit fallenden Batteriepreisen werden Zu Hause -Speicher für den Investor profitabel *) Familienhaushalt kwh jährlicher Verbrauch, 5 kwh Batterie, 5 kwp PV Seite 15

16 Agenda 1 Ausgangslage der Energiewende 2 Energiespeicher - im Transportnetz - im Verteilnetz - lokale Installation 3 Fazit Seite 16

17 Vier regulatorische Stellschrauben beeinflussen den Wert von Speichern Konsequenzen für den Speicherwert Abregelung EE Großer Einfluss auf Wert von Speichern Speicher profitieren von niedrigen Preisen bei Überschuss von Windstrom Derzeitige Anreize für Speicher sind begrenzt: Abregelung EE ist aktuell keine Option Einfluss Kapazitätsmärkte Auswirkung gravierend, aber sehr abhängig von konkreter Ausgestaltung Gesicherte Kapazität der Speicher gewinnt an Bedeutung gegenüber dem Energieinhalt Netzengpässe Zur Vermeidung von Netzengpässen stehen Speicher im Wettbewerb mit Netzausbau oder Redispatch-Kosten Vorteile von Speichern sind abhängig vom Standort im Netz und müssen fallweise ermittelt werden Marktteilung in Deutschland hätte geringen Einfluss Netzentgelte für Speicherstrom Einfluss auf Pumpspeichererlöse ~ 30 % *) Speicher können Erzeuger oder Stromverbraucher sein, dadurch auch Erhöhung oder Verringerung der Netzlast Verschiedene Regularien in der EU verursachen Marktverzerrung für internationale Speicheranwendungen * Quelle: Frontier Economics, RWE AG, 2013 Seite 17

18 Fazit und was nun zu tun ist Reihenfolge der Attraktivität Volkswirtschaft Investoren Empfohlene Maßnahmen Zentrale Speicher (Transportnetz) PSP weiter betreiben Zukunftsoptionen entwickeln Selektive F&E, z. B. für Druckluftspeicher Dezentrale Speicher (Verteilnetz) Speicherdienstleistungen für den Netzbetrieb entwickeln Speichertechnologien und Interaktion im Netz testen Zu-Hause - Speicher (Kundenanlage) Einbindung in Energiemanagement mit hohem Nutzen für Kunden und Netzbetrieb Zukünftige Regulierung beachten! Politik/Regulierung muss Volkswirtschaft und Investorensicht in Einklang bringen Alle Flexibilitätsoptionen gleichberechtigt im Kostenwettbewerb halten F&E muss Speicherperformance optimieren und Kosten senken Seite 18

19 Niemals untätig, der Wahlspruch aus dem Jahr 1652 ist heute aktueller, denn je. In diesem Sinne, lassen Sie uns gemeinsam Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Seite 19

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