Dezentrale Energieversorgungskonzepte: Chancen für eine nachhaltige Regionalentwicklung

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1 Dezentrale Energieversorgungskonzepte: Chancen für eine nachhaltige Regionalentwicklung Fraunhofer-Institut für Windenergie und Energiesystemtechnik (IWES) Patrick Hochloff Dialogforum Dezentrale Energieversorgung Schlüssel zur Energie dena, Berlin, 4. Dezember 212

2 Inhalt Dezentrale Energieversorgung Vor- und Nachteile der dezentralen Versorgung Grenzen der dezentralen Energieversorgung

3 Dezentrale Energieversorgung Smart Market Smart Grid Utility/ Energy trader Customer TSO DSO Commercial Aggregation Active Customer Network Active Distribution Network Demand Side Management Commercial Virtual Power Plant Demand Response Technical Virtual Power Plant Microgrid Cells Defined Party Aggregation Framework Control Concept Operates Control concept of Offer of service Grafik u.a. auf Basis von M. Braun: A review on aggregation approaches of controllable distributed energy units in electrical power systems, International Journal of Distributed Energy Resources, Vol. 4, Nr. 4, 28

4 Dezentrale Energieversorgung Beispiele für dezentrale Energieversorgung Energieversorger mit dezentraler Stromerzeugung (Grünstromprivileg) Energieversorger mit dezentraler Wärmeerzeugung (KWK, Wärmepumpen) Energiegenossenschaft z. B. zur Versorgung eines Quartiers Eigenerzeugung (KWK, PV-Speicher) durch Endkunden Inselnetze Technische Konzepte Commercial Virtual Power Plant Commercial Virtual Power Plant Demand Side Management Active Customer Network Active Customer Network Microgrid

5 Dezentrale Energieversorgung Bilanzielle Autarkie Bilanz aus Erzeugung (EEG-Einspeisung) und Verbrauch (Beschaffung am Markt) Bilanz in jeder Viertelstunde bis zu einem Jahr Kurzfristige Bilanzzeiträume erhöhen Aufwand an flexiblen Kapazitäten Systemautarkie Microgrid: Inselnetzfähigkeit aber nicht notwendigerweise Inselnetzbetrieb Zusätzlicher Aufwand für Inselnetzfähigkeit: Spannungs- und Frequenzregelung Stabiles Übertragungsnetz macht Inselnetzfähigkeit überflüssig

6 Vor- und Nachteile einer dezentralen Energieversorgung Partizipationsebenen: hohe Beteiligung der Bevölkerung erhöht Akzeptanz Quelle: Rau, I., Schweizer-Ries, P. & Hildebrand, J. Participation strategies the silver bullet for public acceptance? In: S. Kabisch, A. Kunath, P. Schweizer- Ries & A. Steinführer (Eds.). Vulnerability, Risk and Complexity: Impacts of Global Change on Human Habitats, S Leipzig: Hogrefe, 212

7 Vor- und Nachteile einer dezentralen Energieversorgung Regionale Wertschöpfung: Beispiel Nordhessen Szenario 22

8 Vor- und Nachteile einer dezentralen Energieversorgung Berücksichtigung der lokalen/regionalen Wärmeversorgung: Beispiel Siedlung regionales Energiemanagement 1. Kombinierte Wärmeerzeugung 2. Wärmespeicher für stromgeführten KWK-Betrieb 3. Kombinierte Stromerzeugung [%] [MW] [MW] Boiler KWK Wärmespeicher Wärmebedarf Füllstand Wärmespeicher Wind Solar KWK Stromverbrauch Datum

9 Vor- und Nachteile einer dezentralen Energieversorgung Berücksichtigung der lokalen/regionalen Wärmeversorgung: Beispiel Siedlung Betrieb der KWK-Anlage nach Spotmarktpreisen 1. Kombinierte Wärmeerzeugung 2. Wärmespeicher für stromgeführten KWK-Betrieb 3. Kombinierte Stromerzeugung [%] [MW] [MW] Boiler KWK Wärmespeicher Wärmebedarf Füllstand Wärmespeicher Wind Solar KWK Stromverbrauch Datum

10 Vor- und Nachteile einer dezentralen Energieversorgung Vergleich der Betriebsweisen: Beispiel Siedlung Einsatz der KWK-Anlage (VLS) 211 h Mittlerer Marktwert der KWK-Erzeugung (Preise 211) Jahresbilanz Erzeugung/Verbrauch Gleichzeitigkeit (Stundenbilanz) Regionales Energiemanagement Spotmarkt-orientiert 251 h 5,81 ct/kwh 6,52 ct/kwh 2,12 2,16 94 % 83 %

11 Vor- und Nachteile einer dezentralen Energieversorgung Reduktion der Rückspeisung durch regionales Energiemanagement: Beispiel Harz 1 1 Selbstversorgungsanteil Eigenverbrauch %DE %DE Konf iguration 1 Konf iguration 2 28 Konf iguration 3 Konf iguration 4 22 Konf iguration 3, BRD 1%DE positiv e und negativ e Residuallastspitzen [MW]

12 Vor- und Nachteile einer dezentralen Energieversorgung Reduktion der Rückspeisung durch regionales Energiemanagement + Abregelung: Beispiel Harz 29 MW bei 5 % Abregelung 47 MW bei 5 % Abregelung Abgeregelter Energieanteil [%] 1 5 Konfiguration 1 Konfiguration 2 Konfiguration 3 Konfiguration Exp [MW] max

13 Vor- und Nachteile einer dezentralen Energieversorgung Grünstromprivileg als Hürde für Versorger: Beispiel Harz Ausblick für Regelung negativ Aufwendiges Management der Anteile der Windenergie Knappes Angebot an kostengünstiger EEG- Grundlasterzeugung Keine ausgewiesenen EEG- Stromprodukte am Markt Wirtschaftlichkeit ist nicht gesichert Selbstversorgungsanteil 1.5 Referenz Flexible Biogasverstromung PSW und flexible Biogasverstromung Jan Feb Mar Apr May Jun Jul Aug Sep Oct Nov Dec

14 Vor- und Nachteile einer dezentralen Energieversorgung Eigenerzeugung in Haushalten mit PV: a) Rückspeisung (Nettoprofil in rot) belastet Niederspannungsnetze b) Anreiz zu höherem Eigenverbrauch: Speicher bringen zunächst keine Netzentlastung power [kw] power [kw] a) b) c) Optimierter Speicherbetrieb mit leistungspezifischen Anreizen (7 %-Regel und/oder Einbindung bei Versorger und Netzbetreiber) reduziert Spitzen power [kw] 4 c) 2-2 Jul-11 Jul-12 Jul-13 date generation consumption residual load charge discharge

15 Vor- und Nachteile einer dezentralen Energieversorgung Zusammenfassung Vorteile: Hohe Akzeptanz der Verbraucher durch Beteiligung möglich Regionale Wertschöpfung Versorgungskonzept schließen lokale/ regionale Wärmeversorgung ein Dezentrale Versorgungskonzepte entschärfen Engpass im Netzausbau Flexibilität der Kunden mit Eigenerzeugung können durch Einbindung nutzbar gemacht werden Zusammenfassung Nachteile: Rechtliche/politische Unsicherheit für Geschäftsmodelle Geringe Teilnahme der Versorger da wenig Chancen im Grünstromprivileg Eigenerzeugung nutzt flexible Kapazitäten im Hinblick auf das Gesamtsystem nicht optimal

16 Grenzen der dezentralen Energieversorgung Potentiale Solarenergie Potentiale Windenergie Datenquelle: Deutscher Wetterdienst (DWD)

17 Grenzen der dezentralen Energieversorgung Strukturen der Regionen im überregionalen Kontext: Beispiel Harz Kenngröße LK Harz Interpretation Rang* Bevölkerungsdichte [Einwohner/m 2 ] 19 Ländliche Region 315 Industriestärke 1,7 Überdurchschnittlich 51 Gesamtpotenzial EE [GWh/a] 7551 Durchschnittlich-hoch 117 Selbstversorgungs-potenzial [GWh/a] Potenzialüberschuss 134 Vorherrschendes Potenzial 83% Wind Windstark --- Ungenutztes Potenzial 96% Überdurchschnittlich 25 * von

18 Grenzen der dezentralen Energieversorgung Ziele der lokalen/regionalen Energiepolitik: Räumliche Verteilung der Ressourcen Strukturen der Region Export/Import als Voraussetzung für effiziente Umsetzung der Energiewende Quelle: commons.wikimedia.org

19 Ausblick Dynamiken wie Eigenverbrauch oder Wunsch nach Unabhängigkeit können genutzt und im Sinne des Gesamtsystems kanalisiert werden Mehr Beteiligungsmöglichkeiten der lokalen/regionalen Energieversorger an der Energiewende führt die Energiewende zum Erfolg Räumliche Verteilung der Erzeugung und Nutzung der flexiblen Kapazitäten im System kann im Zusammenhang mit dem Netzausbau optimiert werden

20 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit Kontakt: Fraunhofer-Institut für Windenergie und Energiesystemtechnik (IWES) Patrick Hochloff Königstor 59, Kassel Tel.: