Stromspeicherung. Bedarf und Schlüsseltechnologien aus technisch-wirtschaftlicher Sicht. Hanspeter Eicher VRP

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1 Stromspeicherung Bedarf und Schlüsseltechnologien aus technisch-wirtschaftlicher Sicht Hanspeter Eicher VRP 1

2 Ausgangslage Die Elektrizitätsproduktion aus PV, Wind und Biomasse nimmt stark zu, wird sehr viel variabler und im Sommer entsteht zunehmend ein Produktionsüberschuss An der Strombörse resultieren mit zunehmendem Trend variable und kurzzeitig sogar negative Tarife Der Bedarf an Regelenergie nimmt zu Der Einsatz von Energiespeichern zum Ausgleich von Stromproduktion und -Verbrauch wird virulenter 2

3 Speicherarten Quelle: Sterner, et al 3

4 Übersicht Energiespeicherung 4

5 Zeitliche Dimension der Energiespeicherung 5

6 Einflussfaktoren Speicherbedarf 6

7 Situation Deutschland 7

8 Energiespeicherbedarf BRD Bei 42% erneuerbaren Energien in Deutschland entstehen keine relevanten EE-Erzeugungsüberschüsse. Quelle: Agora Strom in der Energiewende 8

9 Ziele Erneuerbare Stromerzeugung BRD Quelle: Agora Stromspeicher in der Energiewende 9

10 Netzuntersuchungen BRD Quelle: Agora

11 Lernkurven Koste BRD Quelle: Agora

12 Kosten Energiespeicherung BRD Keine Einsparungen durch Energiespeicher bei 60% flexibler und 40% unflexibler Produktion. Quelle: Agora

13 Kosten Energiespeicherung BRD Einsparungen durch Energiespeicher erst bei sehr hohen Anteilen >90% erneuerbarer Stromproduktion Quelle: Agora Stromspeicher in der Energiewende 13

14 Fazit Agora Studie für BRD Quelle: Agora Energiewende

15 Fazit Agora Studie für BRD Quelle: Agora Energiewende

16 Situation in der Schweiz 16

17 Analyse Gunzinger 17

18 Bedarf Energiespeicherung CH Weiter wie bisher Quelle: Gunzinger Kraftwerk Schweiz Laufwasserkraftwerke 18

19 Bedarf Energiespeicherung CH Sonne, Wind, Biomasse ersetzen KKW Quelle: Gunzinger Kraftwerk Schweiz 19

20 Fazit Gunzinger Saisonspeicher und Pumpspeicher genügen zur Lösung des langfristigen Energiespeicherbedarfs der Schweiz. Kein weiterer Speicherbedarf. ABER: Saisonspeicher und Pumpspeicher können eine wichtige Rolle bei der Energiespeicherung im europäischen Rahmen spielen. Gunzinger betrachtet nur die Schweiz 20

21 Analyse ETH Power Lab 21

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26 BFE Studie: Energiespeicher in der Schweiz 26

27 Zielsetzung 27

28 Inhalt Modul A: Technologie- und Kostenentwicklung Modul B: Bedarfsanalyse anhand von Modellnetzen auf verschiedenen Spannungsebenen Modul C: Netze, Märkte und Handlungsempfehlungen 28

29 Speicher + Abregelung Die abgeregelten Energiemengen bleiben ohne zusätzliche Speicher bis 2035 unter 0.2% und betragen 2050 ca. 1.5%. Wert des abgeregelten Stroms 2050 ca. CHF 100 bis 150 Mio. pro Jahr. 29

30 Wirtschaftlichkeit Zitat aus Studie: Ungeachtet der erwarteten Kostendegression reichen die Deckungsbeiträge in Abbildung 4 nicht aus, um die jährlichen Fixkosten der Speichersysteme zu decken. Allerdings ist im Jahr 2050 lediglich eine geringe verbleibende Lücke bis zu einem profitablen Speicherbetrieb festzustellen, insbesondere im Falle von gemeinsam mit PV-Anlagen installierten Speichern auf Kundenseite, bei welchen die Kosten eines zusätzlichen Wechselrichters entfallen. 30

31 Funktioneller Speicherbedarf Netzebene/ Netztyp 31

32 Approximative Speicherkosten von Kurzzeitspeichern 32

33 Speichertechnologien/Speicherkosten 33

34 Sicht des Präsentators Zusätzliche Energiespeicher ohne Zusatznutzen sind in der Schweiz die nächsten 20 Jahre aus energetischer Sicht nicht notwendig und auch wirtschaftlich kaum attraktiv In den Netzebenen 6 und 7 wird je nach Ausbaugeschwindigkeit bereits vor 2035 ein funktioneller Bedarf an Speichern notwendig sein Die wirtschaftliche Attraktivität kann deutlich gesteigert werden mit Speichern welche einen Zusatznutzen bilden oder bereits für andere Zwecke im Einsatz sind. Hierzu gehören: Batterien von Elektrofahrzeugen Batterien von dezentralen PV Anlagen Wärmespeicher in Form von Gebäuden und Warmwasserspeichern Wärmelieferung durch fossile Spitzenkessel in bivalenten Grosswärmepumpen zu Spitzenlastzeiten 34

35 Sicht des Präsentators Power to Gas für den Strombereich ist für die Schweiz unattraktiv. Im kurzfristigen Speicherbereich (Tag) wird es nicht konkurrenzfähig sein und im langfristigen Bereich (Jahr) sind in der Schweiz keine Gasspeicherkapazitäten vorhanden Power to Gas könnte aber interessant sein für den Mobilitätsbereich welcher nicht oder nur schwer elektrifizierbar ist: Lastwagen Baumaschinen Langstreckenbus 35

36 Sicht des Präsentators Thermische Speicherung Die Bedeutung bestehender thermischer Speicher (Warmwasser, Gebäude, Kältespeicher) für die netzseitige Lastanpassung wird unterschätzt und ist noch zu wenig untersucht Die Bedeutung bivalenter Grosswärmepumpen (fossiler Spitzenkessel liefert Wärme- in Spitzenlastzeiten) und Grosskältemaschinen (erneuerbare Kälte zu Spitzenlastzeiten) bedarf einer zusätzlichen Untersuchung Gebündelte thermische Speicher bieten finanziell attraktiven Zusatznutzen im Bereich Tertiärregelenergie, Day Ahead und Intraday Strombeschaffung (volatile Börsenpreise) Stromtarife müssen aktuelle Netz und Beschaffungskosten korrekt zeitabhängig wiedergeben und den Anlagenbetreibern die richtigen wirtschaftlichen Signale geben (Auch für Rückliefertarife von erneuerbarem Strom) 36

37 Fragen und Diskussion 37

38 Quellenverzeichnis 1. Sterner, M und Stadler, I Energiespeicher - Bedarf, Technologien, Integration, Springer-Vieweg Verlag Agora Stromspeicher in der Energiewende, Berlin September Agora, Energiespeicher in der Energiewende, Untersuchung zum Bedarf an neuen Stromspeichern in Deutschland für den Erzeugungsausgleich, Systemdienstleistungen und im Verteilnetz, September A. Gunzinger, Kraftwerk Schweiz, Präsentation Hightechzentrum Brugg, Vorstellung SATW Studie zur Energiestrategie 2050, Dr. Andreas Ulbig Power Systems Laboratory EEH Institut für Elektrische Energieübertragung ETHZ 6. KEMA Consulting, Energiespeicher in der Schweiz: Bedarf, Wirtschaftlichkeit und Rahmenbedingungen im Kontext der Energiestrategie 2050, BFE