Energieversorger als Backup Provider? Erkenntnisse aus aktuellen internationalen Speicher-Studien

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1 Energieversorger als Backup Provider? Erkenntnisse aus aktuellen internationalen Speicher-Studien Smart Grids Week 2016, Kurt Leonhartsberger MSc. Lukas Maul MSc.

2 FH Technikum Wien Institut für Erneuerbare Energie Standort ENERGYbase Bachelor-Studium "Urbane Erneuerbare Energietechnologien" und Master- Studium Erneuerbare Urbane Energiesysteme mit mehr als 300 Studierenden angewandte F&E auf dem Gebiet der Erneuerbaren Energie mit derzeit etwa 15 nationalen und europäischen Forschungsprojekten Schwerpunkte: Speichersysteme, Kleinwind, PV, Smart Grids, Nachhaltigkeit aktive Mitarbeit in Arbeitsgruppen der Internationalen Energie Agentur (IEA Wind und PVPS) sowie diversen Technologieplattformen FH Technikum Wien 2016 Leonhartsberger, Maul IEA Wind Task 27 Meeting in Wien, April 2015

3 Elektrische Speicher Schlüsselkomponente der Energiewende Storage is one of a number of key technologies that can support decarbonisation. (IEA Technology Roadmap Energy Storage, IEA 2015) Energy Storage is one of the 12 key technologies in the future. (Disruptive technologies: Advances that will transform life, business, and the global economy; Mc Kinsey Global Institute 2013) Electricity storage considerations should be an integral part of any plans for electric grid expansion or transformation of the electricity system. (Electricity Storage Technology Brief; IRENA 2015) The energy transition is leading to more cross-sector integration in the energy system, blurring the boundaries between electricity, heat and transport policies. In applications like power-to-gas, vehicle-to-grid, and thermal storage combined with heat pumps, energy storage acts as an enabling technology at the interface between sectors. (RE - STORAGE - Policies for Storing Renewable Energy; IEA 2016)

4 Elektrische Speicher Schlüsselkomponente der Energiewende Quelle: Mai, T.; Sandor, D.; Wiser, R.; Schneider, T (2012). Renewable Electricity Futures Study: Executive Summary. NREL/TP-6A ES. Golden, CO: National Renewable Energy Laboratory.

5 Alternativen: Flexibilisierungsoptionen Energiewende: Bedarf an Flexibilität Speicherung eine von mehreren Flexibilitätsoptionen im Stromsektor bzw. im Zusammenspiel mit anderen Sektoren Verfügbarkeit und Wirtschaftlichkeit entscheidend Im Stromsektor: steuerbare Kraftwerke Lastmanagement Netzumbau und -ausbau Abriegelung EE regelbare Ortsnetzstrafos Wärme, Verkehr, Chemie: Potenzial: über 100 GW in D Quelle: Agora Energiewende (2014) Stromspeicher in der Energiewende

6 Energiewende ohne Stromspeicher? Deutschland erst ab 60 % Strom aus EE (laut EEG Ausbaukorridor: 2035) kein unmittelbarer Bedarf an Stromspeichern in D in den nächsten 10 bis 20 Jahren davor andere Flexibilitätsoptionen kostengünstiger je nach Entwicklung konkreter Bedarf erst ab 90 % Strom aus EE gegeben Europa: Bis über 80% EE in Europa kein Speicherbedarf bei Flexibilisierung von Erzeugung und Nachfrage USA Reduktion der Treibhausgasemissionen im Bereich der Energieproduktion um 78 % im Vergleich zu 1990 ohne Einsatz von Stromspeichern möglich Quellen: Agora Energiewende (2014) Stromspeicher in der Energiewende Fraunhofer IWES (2014) Roadmap Speicher Nationale Ozean- und Atmosphärenbehörde, University of Colorado Boulder (2015) An interstate for renewable energy

7 Trend dezentrale Speicher Global installierte Speicherleistung: MW Pumpspeicher (11,5 GW in Planung) MW Batteriespeicher ~ 735 MW Li-Ionen Quellen: Decourt, B., Debarre, R., 2013, Leading the Energy Transition -Electricity Storage. Eller, A., 2015, Energy Storage Tracker 1Q15 Executive Summary. Navigant Reseach Dehamna, A., 2014, Energy Storage Tracker 3Q14 Executive Summary. Navigant Reseach Barbour, E. 2015, China up to second for installed capacity of Pumped Hydro. University of Birmingham

8 Trend dezentrale Speicher Preisentwicklung: Kostenreduktion Li-Ion: > 60 % bis 2020 jenseits 2030: Preis für (HE-)Li-Ion Zellen: 50 bis 100 /kwh äußerst dynamische Preisentwicklung:1 % Preisreduktion alle 4 Wochen Quelle: IRENA, 2015: Battery Storage for Renewables: Market Status and Technology Outlook

9 Trend dezentrale Speicher Nationale Entwicklung: Befragung der Landesförderstellen sowie ausgewählter PV-Planer und Errichter 54 % der Batteriespeicher ohne Förderung errichtet Akzeptanz und Annahme der Speicherförderung Quelle: Erhebung im Rahmen der PV Marktstatistik 2015 im Auftrag des Bundesministeriums für Verkehr, Innovation und Technologie Nähere Informationen:

10 Netz- und Systemdienlichkeit dezentraler Speicher Beitrag zur Energiewende nur bei netzdienlicher Betriebsweise => Sicherstellung einer permanenten Begrenzung der max. PV-Einspeiseleistung Prognosebasiertes Energiemanagement erforderlich Reduktion der PV-Einspeiseleistung in Deutschland Bedingung für KfW-Förderung KfW Förderung 2016: Begrenzung auf 50 % der installierten PV-Leistung Quellen: Fraunhofer Institut (2013) Speicherstudie 2013 Agora Energiewende (2014) Was wäre, wenn ein flächendeckender Rollout von Solar-Speicher-Systemen stattfände? HTW Berlin (2016) Effekte der 50%-Einspeisebegrenzung des KfW-Förderprogramms für Photovoltaik-Speichersysteme

11 MBS+ Konzept für ein dezentral organisiertes Batteriespeicher-Netzwerk zur Nutzung dezentraler Stromspeicher für netz- und systemdienliche Anwendungen z. B zum Ausgleich von Fahrplanabweichungen in Bilanzgruppen Offene Fragen: Identifikation der Aus- bzw. Rückwirkungen auf die Bilanzgruppe Evaluierung der technischen und wirtschaftlichen Auswirkungen auf den Batteriespeicher aufgrund der externen Speicherzugriffe Analyse der Akzeptanz bzw. Bereitschaft potenzieller BetreiberInnen von Kleinspeichern sowie möglicher Anreizsysteme bzw. Verrechnungsmodelle Evaluierung unterschiedlicher Modellierungsansätze und dezentral organisierter Softwaresysteme zur multikriteriellen, optimalen Steuerung eines dezentral organisierten Systems Das Projekt wird aus Mitteln des Klima- und Energiefonds im Rahmen des Programms Energieforschung gefördert.

12 Forschung zukünftige Entwicklung Batterlyser - Evaluierung der Synergieeffekten von Power-to-Gas und Batteriespeichern Fokus: Verschränkung von Strom, Wärme und Gas Teilergebnis: Kostenreduktion von Batteriespeichern zur Kopplung nötig schamelonstore ökologische Bewertung von Batteriespeichern Fokus: Einbindung und Auswirkung von Speichern Teilergebnis: Substitution kritischer Rohstoffe zur Verbesserung der Nachhaltigkeitsperformance SPIN:OFF - Einsatz eines Redox-Flow Speichersystems in einem Bürogebäude Fokus: Erhöhung der Eigenbedarfsdeckung und Reduktion der Lastspitzen Ziel: Demonstration; Entwicklung eines selbstlernenden, prädikativen BMS

13 Technologische Trends und Entwicklungen Kostenreduktion auf Zell- und Systemebene Redox Flow Systeme: bessere und günstigere Elektrolyten, Lösungsmittel und Elektrodenpaare verfügbar (Post-Vanadium) Niedrigtemperatur-NAS Batterie (Betriebstemperaturen < 150 C) Wasserstoffspeicherung gewinnt an Bedeutung (z.b. in Salzkavernen auf hohem Druckniveau) Neue Batterietechnologien: Lithium-Metall (hohe Energiedichte) Zink-Luft / Metall-Luft Lithium-Schwefel Batterien (kostengünstig)

14 Zusammenfassung Speicher werden klar als Entwicklungsschwerpunkt identifiziert Notwendigkeit in der Energiewende sowie Schlüsselrolle im Hybridnetz Flexibilisierungsmechanismen low hanging fruits Kostenreduktion dezentraler Speicher Trend zum Heimspeicher Schwarmintelligenz erforderlich Energieversorger als Back Up Provider? System operators occupy a unique and privileged position in the electricity system that provides them with unmatched insight into system needs. This could allow them to pull together value streams that could contribute significantly to the viability of storage but which are not accessible to other actors. (RE - STORAGE - Policies for Storing Renewable Energy; IEA 2016)

15 Danke für Ihre Aufmerksamkeit Kurt Leonhartsberger, MSc FH Technikum Wien, Institut für Erneuerbare Energie Mail: Telefon: Lukas Maul, MSc FH Technikum Wien, Institut für Erneuerbare Energie Mail: Telefon: