Flexibilisierung der Energieversorgung

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1 Flexibilisierung der Energieversorgung Aufgrund wirtschaftlicher und gesetzlicher Anforderungen aus dem Netz 3. EAS Instandhaltungsworkshop November 2015 Hans Joachim Röwekamp

2 Die Energiewende Dezentrale Energieerzeugung Eigenerzeugung mit KWK, PV und Wind Energieeinspeisung ins öffentliche Netz Inselbetrieb und Stromdirektlieferung Netzbetreiber Netzknoten Vergütung und Umlagen Rechtliche und technische Anforderungen Anforderungen aus der Industrie Absicherung der Produktion Kostenreduzierung / -optimierung Standortsicherung Regelenergie, Vermarktung Börse Leipzig, kleine Einspeiser 2

3 Dezentrale Energieerzeugung Die Energiewende hat eine Vielzahl von Entwicklungen angestoßen: Ausstieg aus der Kernkraft als Reaktion auf Fukushima, weg von Großkraftwerken als CO2-Schleuder mit regionalem Netz, jedoch mit mäßigem Erfolg durch den Verfall der Kosten für die CO2-Zertifikate hin zur Einbindung von stark dezentralisierten (privaten) Erzeugungsanlagen in die Versorgungsnetze und großflächige Nutzung von regenerativen Systemen (Windkraft, PV) Industrielle Versorgungsanlagen mit zusätzlicher Einspeisung neue, leistungsfähige und landesweite Übertragungsnetze. 3

4 Dezentrale Energieerzeugung Private Anlagen mit Energieeinspeisung ins öffentliche Netz meist PV-Anlagen neben EFH vorwiegend auf Gebäuden mit großer Dachfläche oder auf Brachflächen, vorwiegend in der Landwirtschaft 4

5 Dezentrale Energieerzeugung Zusätzlich entstehen vielerorts große Windkraftanlagen. Häufig in Regionen, die die geerntete elektrische Energie nicht benötigen, da im Umfeld keine größeren Städte oder Industriestandorte zu finden sind. Für den Transport dieser gewonnenen Energie werden Transportnetze nötig. 5

6 Dezentrale Energieerzeugung Industrielle Anlagen mit/ohne Energieeinspeisung ins öffentliche Netz vorrangig Anlagen, die den Eigenbedarf an Wärme/Kälte und elektrischer Energie als Eigenproduktion decken. Die größere Auslegung der elektrischen Seite hat mit der Einspeisung das Ziel die Amortisationszeit zu verkürzen. Der Leistungsbereich ist entsprechend den betrieblichen Anforderungen sehr unterschiedlich und reicht von Installationen mit z.b.micro-gasturbinen für 100 kwel und 250 kwth in Form von Wärme und/oder Kälte bis zu GuD-KW mit einer Leistung von 30 MWel und 150 MWth oder auch Großkraftwerke (Chemiepark-Versorgung) 6

7 Dezentrale Energieerzeugung Industrielle Anlagen mit/ohne Energieeinspeisung ins öffentliche Netz Beispiel NUG-Branche: benötigt 5 MWel, ca. 20 t/h Dampf Realisierung mit Gasturbine, Abhitzekessel mit Zusatzfeuerung Leistung Gasturbine: 6,5 MWel, 16 t/h Dampf (rechnerisch) => Einspeisung ins öffentliche Netz 1,5 MW Beispiel Papierherstellung: benötigt rd. 30 MWel, 100 t/h Dampf (5 bar, 170 C) Realisierung mit Gasturbine, Abhitzekessel, Dampfturbine Leistung Gasturbine: 14 MWel, Abgas zum Abhitzekessel Leistung Dampfturbine: 17 MWel, nachgeschalteter Einspritzkühler für Prozessdampfversorgung => Eigenversorgung ohne Einspeisung 7

8 Dezentrale Energieversorgung Energieeinspeisung ins öffentliche Netz Netzbetreiber sind nach EEG verpflichtet Anlagen, die EE-Strom aus Wasserkraft, Windenergie, solarer Strahlungsenergie, Geothermie und Biomasse (Biogas, Biomethan, Deponie- und Klärgas) produzieren vorrangig an das Netz anzuschließen. Dies soll unter Berücksichtigung von kürzestem Weg, bzw. am wirtschaftlich günstigstem Punkt erfolgen. Was ist nun mit den industriellen KWK-Anlagen? Unter Berücksichtigung o.a. Vorgaben aus dem EEG sind Spannungsfelder zwischen Industrieller Erzeugung mit Rest-Einspeisung und dem regionalen Versorgungs-Netzbetreiber vorgegeben. 8

9 Dezentrale Energieversorgung Energieeinspeisung ins öffentliche Netz Zwei kleine Beispiele KWK-Betreiber contra Netzbetreiber: Industriebetrieb Festland am Fehmarnsund, Netzknoten in direkter Nähe zum Werksgelände, aber gleichzeitig Übernahmepunkt des auf Fehmarn erzeugten Stroms aus Windenergie, Netzknoten bereits zu 100 % ausgelastet, wenn der Wind weht und auf Fehmarn weht der Wind immer. - Knoten stammt aus den1960-er Jahren, Modernisierungskosten rd. 3,5 Mio Industriebetrieb im Binnenland, infrastrukturschwache Region, Ausbau der Produktionskapazität mit Eigenversorgung durch GT-Anlage mit 16 MWel. - Ausbau Gasnetz notwendig, von 6 auf 20/25bar Schiene, Stromnetz durch nahen Windpark bereits voll ausgelastet, Modernisierungskosten offen, Rückzug des Netzbetreibers auf Forderung des Systemaufbaus nach BDEW 9

10 Dezentrale Energieversorgung Inselbetrieb Im Rahmen des EEG gibt es für Industrieunternehmen mögliche Strategien um eine Befreiung von der Umlage zu erreichen: Alternative 1: 61, Anlage kleiner 10 kw Leistung und max. 10 MWh / a Dafür aber 20 Jahre plus dem Jahr der Erst-Inbetriebnahme. Durchlauferhitzer 18kW (Dusche) 2 Stunden pro Tag, Mo bis Fr Alternative 2: 61 (2): wenn der Eigenversorger weder unmittelbar noch mittelbar an ein Netz angeschlossen ist. Erste Kraftwerksbetreiber von mittelständischer Unternehmen überlegen. 10

11 Dezentrale Energieversorgung Inselbetrieb Herausforderung an den Werksstandort und seine Versorgung mit elektrischer Energie Einige Fragen: Stabilität des elektrischen Netzes? Kapazitäten der Erzeugungsanlagen? Redundanzen an Erzeugungsanlagen? Windkraft und / oder PV Kapazität Gasversorgung bei KWK? Stadtnetz- und Transportnetzanbindung 11

12 Dezentrale Energieversorgung Regelenergie Regelenergiemarkt Alternative zum direkten Einspeisen von Kapazitäten bei aktueller Vergütung Zwei Varianten positive und negative Regelenergie: Positive Regelenergie = Einspeisung bei Netzbedarf Negative Regelenergie = Abnahme bei Überkapazität Beide Varianten haben drei mögliche Stufen: Einsatz innerhalb von Sekunden = Primärreserve Einsatz innerhalb von 5 Minuten = Sekundärreserve Einsatz innerhalb von 15 Minuten = Minutenreserve Zusammenschluss kleinerer Einspeiser zu virtuellen Kraftwerken 12

13 Dezentrale Energieversorgung Regelenergie Regelenergiemarkt Im deutschen Strommarkt müssen jederzeit Kapazitäten zwischen und MW an Regelenergie in beide Richtungen bereit stehen. Diese Regelenergie wird von den Übertragungsnetzbetreibern über eine öffentliche Internetplattform ausgeschrieben: Primär- und Sekundärregelenergie wöchentlich Minutenreserve täglich (Mo Fr) Aktuell gibt es 19 Anbieter PRL 31 Anbieter SRL 43 Anbieter MRL Ziel des Einsatzes von Regelenergie ist die Stabilisierung des 50 Hz-Netzes in einem Bereich von 49,8 bis 50,2 Hz. 13

14 Die Energiewende Basis für die Flexibilisierung der Energieversorgung ist das BMWi-Weißbuch Oktober 2014 Juli

15 Die Energiewende Das Weißbuch entstand durch die öffentliche Erörterung des Grünbuches mit gleichem Titel aus Oktober Die Gesamtzahl der Teilnehmer betrug 696 Privatpersonen/Organisationen, Aufteilung: 484 Privatpersonen und 212 Organisationen. Bei den Organisationen handelte es sich um: 33 Bürgerinitiativen 16 Forschungseinrichtungen / beratende Organisationen 73 Unternehmen 55 Verbände / Gewerkschaften 27 Behörden 8 weitere Institutionen Daten des BMWi 15