Eignung von Speichertechnologien zum Erhalt der Systemsicherheit

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1 Impulsreferat Fachforum 3 Eignung von Speichertechnologien zum Erhalt der Systemsicherheit Prof. Dr.-Ing. Hans-Peter Beck Göttingen, 11. und 12. April

2 Begriff der Systemsicherheit Definition der Systemsicherheit (nach VDE): Bewahrung eines stabilen und zulässigen Systemzustands sicheres Zusammenspiel der Systembereiche Erzeugung, Handel und Netzbetrieb Einordnung des Begriffs Quelle: eigene Darstellung 2

3 Grad der Systemsicherheit Theorie: Bestimmung eines optimalen Niveaus der Systemsicherheit wäre wünschenswert, vgl. Ökonomieteil Praxis: Es existiert keine Messgröße/Index, die den Grad der Systemsicherheit angibt Mögliche Indikatoren DISQUAL-Kennzahlen Aspekt der Versorgungszuverlässigkeit, (bisher) hohes Niveau Anzahl der Kurzunterbrechungen (gefühlt deutlich) steigende Tendenz, vgl. VIK Einspeisemanagement nach EEG i.d.r. regionales Problem des Verteilernetzes Erforderliche Eingriffe nach 13 EnWG Redispatch, Countertrading, etc. 3

4 Systemverantwortung der ÜNB 13 (1) EnWG: Bei Gefährdung der Sicherheit/Zuverlässigkeit des Systems werden netz-/marktbezogene Maßnahmen ergriffen. 13 (2) EnWG: Weitergehende mögliche Maßnahmen des Netzbetreibers: Änderung von Stromeinspeisungen (z.b. gezieltes An- und Abregeln) sowie gezielter Lastabwurf und Anpassung der Stromtransite. Quelle: 50Hertz, Tennet 4

5 Technische Anforderungen zur Erbringung von Systemdienstleistungen (Wirkleistung) 5

6 Einordnung relevanter Speichertechnologien 6

7 Charakterisierung der Speichersysteme 7

8 Zuordnung der Speichertechnologien zu möglichen Einsatzgebieten Wirkleistungsbereitstellung Momentanreserve Primärregelleistung Sekundärregelleistung Minutenreserve Reserve für saisonalen Ausgleich Schwungmassenspeicher Supraleitende Magnetische Energiespeicher Doppelschichtkondensatoren Batterien Pumpspeicherwerke Druckluftspeicher (adiabat) ++ (++) + (-) ++ (+) ++ (+) - (-F) Stoffliche Speicherung F F F F F Elektrolyse -- ++F negative RL ++F negative RL ++F negative RL ++ Rückverstromung ++ Gas-Dampf- Turbine ++ Gas-Dampf- Turbine ++ Gas-Dampf- Turbine ++ Gas-Dampf- Turbine ++ Gas-Dampf-Turbine Demand Side Management Erzeugungsmanagement Flexible Kraftwerke : Größere Speicherpotentiale sind ggf. im Ausland realisierbar F: Forschungsbedarf 8

9 Wasserstoffeinspeisung ins Erdgasnetz Voraussetzung: Dauerhafte, unidirektionale Erdgasströme als Träger, um unkontrollierbare Wasserstoffkonzentrationen zu vermeiden Elektrische Netzanbindung Potentielle Einspeisepunkte für regenerativen Wasserstoff aus Offshore- Windstrom liegen in der Nähe der Gasimportpunkte Emden (Europipe I und Norpipe), Dornum (Europipe II), und Lubmin (Nord Stream) [1] Importpunkt Emden Dornum Lubmin Max. 1 Vol.% Wasserstoff 76,9 MWh/h (102 MWel) 103,4 MWh/h (138 MWel) 234,5 MWh/h (312 MWel) Max. 10 Vol.% Wasserstoff 769 MWh/h (1025 MWel) 1034 MWh/h (1380 MWel) 2345 MWh/h (3120 MWel) [1]: Netzentwicklungsplan Gas

10 Installierte Leistung der EEG-Anlagen bis 2017 MW Maximum Winter: MW Netzlast-Korridor Deutschland Minimum Sommer: MW Quelle: Volkswagen AG 10

11 Stromerzeugung aus EEG-Anlagen bis 2017: Theoretische versus Nutzbare EEG-Mengen GWh/a Theoretische EEG-Menge Nutzbare EEG-Menge 35 Mio. MWh x 150 /MWh = 5,25 Mrd. Verdeckte Umlage in NN- Entgelte Strom Quelle: Volkswagen AG 11

12 Diskussionsbedarf? 12

13 Rechtliche Rahmenbedingungen für die Speicherung von Elektrizität Ass. iur. Franziska Lietz, LL.M. Göttingen, den

14 Inhalt Allgemeine rechtliche Rahmenbedingungen Gesetzliche Förderinstrumente Regulierungsvorgaben 14

15 Allgemeine rechtliche Rahmenbedingungen Stromspeicher sind Letztverbraucher (BGH 2009) grds. Pflicht zur Zahlung von Netzentgelten Stromsteuer EEG-Umlage Netzanschluss- und Netzzugangsanspruch, 17, 18 EnWG Stromspeicher = Stromerzeuger? 15

16 Gesetzliche Förderinstrumente Befreiung von Stromsteuer Netzentgelten EEG- Umlage 16

17 Netzentgeltbefreiung ( 118 Abs. 6 EnWG) Neue Stromspeicher sind für 20 Jahre netzentgeltbefreit, wenn Speicher nach dem neu errichtet Inbetriebnahme zwischen 08/ /2026 Entnahme des Speicherstroms aus einem Transport- oder Verteilernetz tatsächliche elektrische, chemische, mechanische oder physikalische Speicherung Rückspeisung in dasselbe Netz Bestehende Pumpspeicher sind für 10 Jahre netzentgeltbefreit, wenn nach dem 4. August 2011 eine Erhöhung der Leistung um 7,5 % oder alternativ der speicherbaren Energiemenge um 5 % erfolgt und Netzdienlichkeit vorliegt, 118 Abs. 6 S. 4 EnWG 17

18 Netzentgeltbefreiung ( 118 Abs. 6 EnWG) Neue Power-to-Gas-Speicher sind zusätzlich von den Netzentgelten Strom auch bei fehlender Rückspeisung in dasselbe Netz befreit und von den Netzentgelten für die Einspeisung von Gas in das Gasnetz befreit. Netzentgeltbefreiungen gelten nach h.m. auch für Speicherverluste Kritikpotential: - Pumpspeicher teilw. bevorzugt - Investitionsanreize ausreichend? 18

19 EEG-Umlagebefreiung ( 37 Abs. 4 EEG) Eine Befreiung von der Pflicht zur Zahlung von EEG-Umlage erfolgt bei Stromlieferung oder leitung an einen elektrischen, chemischen, mechanischen oder physikalischen Stromspeicher Zweck: Zwischenspeicherung Strom ausschließlich zur Wiedereinspeisung in das Netz entnommen Ebenfalls Befreiung bei Erzeugung von Speichergas mit dem Zweck der Rückverstromung und Einspeisung in das Stromnetz 19

20 Stromsteuerbefreiung ( 9 Abs. 1 StromStG) Aus dem Netz entnommener Strom ist von der Stromsteuer befreit bei Stromentnahme zur Stromerzeugung gem. StromStV beschränkt auf Pumpspeicher Für andere Speicher entfällt die Stromsteuer nur nach allgemeinen Regeln, z.b. Anlagen mit einer Leistung bis 2 MW oder Eigenerzeugung oder Stromlieferung direkt an Letztverbraucher Außerdem: bei Wasserstoffelektrolyse Steuerbefreiung für nachweislich verteuerten Strom Kritikpotential: Pumpspeicher bevorzugt (Gleichbehandlungsproblem) 20

21 Weitere Förderinstrumente Förderung im EEG z.b. durch Qualifikation als EE-Anlagen (Umlage fällt auch bei Zwischenspeicherung an) Eigenstromprivileg ist auch indirekter Anreiz, eigenen Strom zu speichern und später selbst zu nutzen, 37 Abs. 3 EEG Förderung in EnWG/VO z.b. durch: Netzanschluss-, Netzzugangsanspruch Ggf. vermiedene Netzentgelte nach 18 StromNEV auch für Stromspeicher 21

22 Regulierungsvorgaben für Stromspeicher Anschluss und Zugang zu Stromspeichern bislang nicht reguliert Auch für Entflechtungsregulierung keine spezifischen Vorschriften für Stromspeicher (anders bei Gasspeichern) Folge: Entflechtung von Stromspeichern nach allg. Vorschriften 22

23 Regulierungsvorgaben für Stromspeicher Entflechtungsvorschriften ( 6 10e EnWG): Beschränkungen bzgl. der Verbindungen, die zwischen unterschiedlichen Tätigkeitsbereichen eines vertikal integrierten Unternehmens bzw. zwischen Unternehmen, die in unterschiedlichen Tätigkeitsbereichen tätig sind, zulässig sind. Entflechtungsvorgaben gelten insbesondere für folgende Tätigkeitsbereiche: Netzbetrieb Erzeugung Vertrieb (und Handel) Betrieb von LNG-Anlagen Betrieb von Speicheranlagen (= Anlagen zur Speicherung von Gas), vgl. z.b. 6a, 6b, 7b EnWG 23

24 Regulierungsvorgaben für Stromspeicher Notwendige Differenzierung nach dem Einsatzzweck: Zuordnung zum Netzbetrieb Zuordnung zur Erzeugungstätigkeit Zuordnung zur Vertriebs-/Handelstätigkeit Eigenständige Tätigkeit/ Vermietung von Speicherkapazität Allgemein: Gesonderte gesetzliche Ausgestaltungen sind zu beachten (insbes. Regelenergiemärkte) Sondervorschriften für die Entflechtung von Stromspeichern notwendig? 24

25 Verantwortlichkeiten für den Speicherbetrieb aus juristischer Sicht - Besonderheiten Power-to-Gas(-to- Power) P-t-G-Anlagen sind (Gas-) Speicheranlagen i.s.d. EnWG Es gelten die strengeren Regulierungsvorschriften Einordnung von P-t-G-t-P-Anlagen (alleiniger Zweck: Stromspeicherung ) bislang nicht geklärt Einordnung von P-t-G-t-P als (Gas-) Speicheranlagen isd EnWG? 25

26 Diskussionsbedarf? 26

27 Ökonomische Aspekte zum Thema Eignung von Speichertechnologien zum Erhalt der Systemsicherheit Christoph Neumann, M. Sc. Göttingen, den

28 Jährliche Kosten der Systemdienstleitungen Sekundärregelung größter Anteil Redispatch und Countertrading steigende Tendenz Datenquelle: Monitoringberichte der BNA 28

29 Preisentwicklung der Leistungspreise in der Sekundärregelung Änderungsbedarf bei der Tarifstruktur? Terminmarkt für Regelleistung benötigt? Datenquelle: regelleistung.net 29

30 Die Auswirkungen der künftigen Entwicklungen auf den Regelenergiemarkt sind vielschichtig. Nachfrage + Weitere Einbindung von EE im System Steigende Prognosegenauigkeit der Einspeisung aus EE Ausgleich von Prognosefehlern im Intraday-Handel Verbesserte Koordinierung, Ausweitung der Regelzonen Angebot + Mehr Anbieter durch leichteren Markteintritt + Verringerung der Mindestangebotsgröße + Kleinere Ausschreibungszeiträume + Poolungsmöglichkeiten + Grüne Regelenergie durch Erneuerbare Energien + Steigender Anteil flexibler Kraftwerke im Kraftwerkspark Reduzierung von konventioneller Kraftwerksleistung Gesicherte Anreize für langfristige Investitionen gegeben? Quelle: EWI (sowie PSWuT-Studie, BNetzA) 30

31 Status-Quo Forderung nach einer (stärkeren) Förderung, z.b. NNE-Befreiung für Bestandsanlagen EEG-Speicher Wirtschaftlichkeit von Speichern derzeit kritisch Beispiel PSW Atdorf Sinkende Preisspreads (Kappen der Mittagsspitze durch PV-Anlagen) grünes Paradoxon? Sendet der Markt die richtigen Signale oder sind weitere (staatliche) Unterstützungen notwendig? Entwicklung der Preisspreads Quelle: VWK-Studie 31

32 Weiterentwicklungen der Rahmenbedingungen nötig und wahrscheinlich EEG (weitere) Kapazitätsmechanismen Weitere Ansatzpunkte Härtefallregelung 12 EEG? Netzentgelte? Investitionskostenzuschüsse für Speicher (bzw. systemstabilisierende Technologien)? Weitere F&E Unterstützungen?? oder Beibehaltung des Status-Quo? 32

33 Diskussionsbedarf? 33

34 Thesen für die weitere Diskussion 1. Die Systemsicherheit gewinnt bei höherem Anteil regenerativer (fluktuierender) Energieerzeuger an Bedeutung 2. Speichertechnologien können einen Beitrag zur Systemsicherheit liefern. Die unterschiedlichen Technologien müssen den Anforderungen entsprechend ausgewählt werden. 3. Die erforderlichen Technologien stehen nur teilweise (Stand der Technik) zur Verfügung. Es besteht erheblicher Forschungsbedarf. 4. Die Rahmenbedingungen für den wirtschaftlichen Speichereinsatz müssen noch geschaffen werden. 5. Es sollten möglichst viele Flexibilitätsoptionen (flexible Kraftwerke, DSM, etc.) geschaffen werden, um so wenig wie möglich Energie zwischen speichern zu müssen. 34