Umwelttechnik / Umweltökonomie. konomie

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1 Umwelttechnik / Umweltökonomie konomie Quelle: VDE-Studie Smart Distribution, Juli Fachhochschule Lausitz, FB IEM Prof. Dr.- Ing. Kathrin Lehmann Vorlesung 6. Semester WI-E Quelle: ETG-Studie Energiespeicher, Dez Prof. Dr.-Ing. K. Lehmann Umwelttechnik Folie 1

2 Aktualität Umwelttechnik Dezember 2008 Juli 2008 Prof. Dr.-Ing. K. Lehmann Umwelttechnik Folie 2

3 Aktualität Umwelttechnik Januar 2008 Juli 2007 Prof. Dr.-Ing. K. Lehmann Umwelttechnik Folie 3

4 Energieversorgungssysteme der Zukunft Initiative der EU - SmartGrid = intelligente/ aktive Netze - Hauptansatz: - gezielter Einsatz von IKT Kontrolle, Steuerung und Regelung von Energieversorgungssystemen Quelle: Towards Smart Power Networks Directorate-General for Research Sustainable Energy Systems, 2005 Prof. Dr.-Ing. K. Lehmann Umwelttechnik Folie 4

5 Internet der Energie IKT-basiertes Energiesystem der Zukunft Förderprogramm Bundesministeriums für Wirtschaft und Technologie in ressortübergreifender Partnerschaft mit dem Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit Prof. Dr.-Ing. K. Lehmann Umwelttechnik Folie 5

6 Strukturentwicklungen August 2007 April 2009 Mai 2008 Quelle: Städtische Werke Spremberg Prof. Dr.-Ing. K. Lehmann Umwelttechnik Folie 6

7 Prof. Dr.-Ing. K. Lehmann Umwelttechnik Folie 7

8 EEG-/ KWK-Einspeisung Last Quelle: VDE-Studie Smart Distribution Max. EEG-/ KWK-Erzeugung überschreitet min. Last Last und Erzeugung an einem Schwachlasttag in Deutschland 2020 Lösungsansätze: 1. Leistungsüberschuss vermarkten? 2. Lastzuschaltung? 3. Lastverschiebung? 4. Einspeiseanpassung? 5. Einsatz von Speichern? Notwendigkeiten: 1. Beitrag zu Systemdienstleistungen Sicherung der Qualität der Energieversorgung 2. Entwicklung von Speichertechnologien und Lastmanagement Bilanzsicherung Prof. Dr.-Ing. K. Lehmann Umwelttechnik Folie 8

9 Systemdienstleistungen ÜNB Verpflichtung zur Erbringung von Systemdienstleistungen (siehe EnWG 12 und 13) sicherer und zuverlässiger Netzbetrieb innerhalb der Regelzone Erwerb von Dienstleistungen Dritter am freien Markt Mindestqualitäts- und Quantitätsanforderungen für Regelenergie gefordert EEG-/ KWK-Anlagen sind in der Lage, bestimmte Systemdienstleistungen zu erbringen Mindestleistung meist zu hoch für einzelne Anlagen Verbund mehrerer verteilter Erzeuger könnte Größenordnung sichern virtuelle Kraftwerke Motivierung zur Erbringung von Systemdienstleistungen Integration als reguläre Marktteilnehmer (schrittweise!) Anpassung von Vergütungsmodellen Prof. Dr.-Ing. K. Lehmann Umwelttechnik Folie 9

10 Integration von Virtuellen KW Technik ist verfügbar Entwicklung von Marktmodellen erforderlich! Anreiz zur Beteiligung an Systemdienstleistungen Weg der Untersuchungen: - Darstellung eines repräsentativen Lastprofils (Mischung Industrie, Haushalte, Gewerbe, Landwirtschaft) - Erzeugungsmix (Wind, PV, KWK fossil und BM/ BG, Lastmanagement, Speicher) anteilig vorgelagertes Netz, bei KWK ist Wärmebedarf zu berücksichtigen - mögliche Vergütungsvarianten Deckungsbeitragsermittlung - Entscheidungen zu Anreizsystemen zukünftiger Versorgungsstrukturen Prof. Dr.-Ing. K. Lehmann Umwelttechnik Folie 10

11 Neue Marktrollen Smart Meter Verbraucher richten ihr Verhalten nach Erzeugungssituation (teilweise) Messstellendienstleister und -betreiber Verbraucher (Anschlussnutzer) kann Messbetrieb und Messung an unabhängigen Dienstleister vergeben Speicher(betreiber) Wechselnde Aufgaben Verbrauch bei Energieüberangebot Erzeugung bei Energieminderangebot Vergütung/ Anreize/ Förderung noch nicht geklärt Prof. Dr.-Ing. K. Lehmann Umwelttechnik Folie 11

12 Anforderungen an Speicher Energiespeicher Entkopplung von Angebot und Bedarf elektrischer Energie - Kurzfristiger Verbrauch/ Erzeugung - Überschuss/ Mangel über langen Zeitraum - geringe Leistung - hohe Leistungen Möglichkeiten der großtechnischen Speicherung Technisch-wirtschaftliche Bewertung Entwicklungsrichtungen Information für Öffentlichkeit und Politik Quelle: DENA-Studie Prof. Dr.-Ing. K. Lehmann Umwelttechnik Folie 12

13 Speichervarianten Energiewirtschaft Zentrale Speicher Dezentrale Speicher Energiehandel und Regelaufgaben saisonaler Ausgleich/ längere Flauten Puffer direkt an der Einspeiseeinheit Aspekte der Energiewirtschaft Wandel in den Versorgungsstrukturen Energiespeichersysteme im Verteilnetzbereich Smart Grid Vergleichmäßigung der Energielieferung und Überbrückung kurzfristiger Versorgungsdefizite lokale Regelaufgaben Fahrplanenergie = Regelversorgung Preisbildung im Wettbewerb durch Handel an öffentlichen Handelsplätzen = Planung des Systembetriebes (siehe Energielogistik ) Energiespeicher = Preise aus Spreads = schwankende Preise an den Handelsplätzen/ für Produkte Regelleistung (kontimuierlich, Minutenbereich) =abrufbar zum Systemausgleich bei E V, flukurierende Einspeisung/ Prognoseungenauigkeit erhöht Bedarf Reserveleistung =benötigt in Notsituationen hohe Leistung für begrenzte Zeit Deckungsbeiträge, Kosten, Gewinne???? Prof. Dr.-Ing. K. Lehmann Umwelttechnik Folie 13

14 Speichervarianten Energiewirtschaft Vollkostenvergleich für Langzeitspeicherung Quelle: VDE-Studie Energiespeicher in Stromversorgungsnetzen Vollkostenvergleich für Load-Levelling-Aufgaben Prof. Dr.-Ing. K. Lehmann Umwelttechnik Folie 14

15 Lastmanagement Elektromobilität Ansatz: mobile Energiespeicherung Plug-In-Hybrid-Fahrzeuge Elektrofahrzeuge Fahrzeuge mit H 2 -Antrieben auf Brennstoffzellenbasis Ladung am Netz Lastmanagement direkt gespeicherten Wasserstoff nutzen Lastmanagement indirekt EU-Flottenziel zur CO 2 -Reduzierung bei Fahrzeugen Mercedes Autos mit Brennstoffzelle auf H 2 -Basis Prof. Dr.-Ing. K. Lehmann Umwelttechnik Folie 15