Zentrale stationäre Energiespeicher Werkzeug zur Flexibilisierung der Stromerzeugung

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1 Zentrale stationäre Energiespeicher Werkzeug zur Flexibilisierung der Stromerzeugung EnergieSpeicherSymposium DLR, Stuttgart, 07. März 2012 Dr. Peter Moser, Neue Technologie, RWE Power AG SEITE 1

2 Erzeugung/Stromverbrauch [GW] Starker Zubau Erneuerbarer Energien in Deutschland stellt hohe Anforderungen an das Stromversorgungssystem Residuallast, durch thermischen Kraftwerkspark abzudecken Beispiel: 2050 (70%-Anteil Erneuerbare) Bruttostromverbrauch EE-Import Wind Offshore 100 Wind Onshore 80 Photovoltaik Sonstige EE 60 Wasser, Geothermie Biomasse-Mustrun Kohle-Mustrun Fossile KW-Vorhaltung f. Regelenergie Bruttostromverbrauch KW KW KW KW 673 Welche Anforderungen muss ein Residual-Kraftwerkspark in Deutschland erfüllen? Hohe Flexibilität Welche Eigenschaften brauchen Energiespeicher? Große Leistung und Kapazität zentrale, stationäre Großspeicher SEITE 2

3 Überschüsse / Residuallast [GW] Existierende Pumpspeicherkapazitäten bieten nur begrenztes Potenzial für Abbau von EE-Überschüssen Bei max. Abbau von EE-Überschüssen ca. 100 PSW-Einsätze im Jahr PSW * -Einsatz (heutiger Ausbau) über einen 3-wöchigen Betrachtungszeitraum im Juni Residuallast PSW*-Einspeicherung Überschüsse Tag PSW*-Ausspeicherung *PSW = Pumpspeicherkraftwerk SEITE 3

4 Installierte Leistung fossiler Kraftwerkspark Residuallast Tagesspeicher wie PSW und Druckluftspeicher können konventionellen Kraftwerkspark entlasten Häufige Lastwechsel über den vollen Lastbereich und häufiges An- und Abfahren fordern den gesamten fossil gefeuerten Kraftwerkspark Entlastung konv. KW-Park Leistung [GW] Fossile Residuallast 0 KW 6 KW 7 KW 8 KW Als Speicher für große Energiemengen und hohe elektrische Ein- und Ausspeicherleistung eignen sich nur Pumpspeicher und Druckluftspeicher SEITE 4

5 Einsatzfelder für Großenergiespeicher Erhöhung des Anteils regenerativer Strombereitstellung durch Zwischenspeicherung von Sonnen- und Windstrom Stabilisierung des Stromversorgungssystems Bereitstellung von Regelenergie Entlastung von Stromtransportnetzen und Stromverteilnetzen Schwarzstartfähigkeit und Blindleistungskompensation Entlastung des konventionellen Kraftwerksparks Minderung von Lastspitzen, Lasttälern und Lastgradienten Vermeidung von häufigem An- und Abfahren CO 2 -emissionsminimierter Betrieb Einsatzflexibilisierung von bisher wärmegeführt betriebenen GuD-KWK-Anlagen durch Hochtemperaturwärmespeicher SEITE 5

6 Strompreis Anstieg nicht-bedarfsgerechter Erzeugung bedingt nicht automatisch wirtschaftlichen Einsatz von Energiespeichern Reguliertes Segment Bandbreite der Nachfrage EEG und KWK sinkender Peak-Preis Must run Wind, PV, KWK, Wasser sinkender Preis-Spread Steinkohle GuD Gas konv. Kernenergie Braunkohle Last Preisbildungsmechanismus am Strommarkt verliert durch regulatorische Eingriffe seine Wirkung Marktanreize für Speicher notwendig Energiespeicher stehen immer im Wettbewerb mit flexibler Erzeugung SEITE 6

7 FuE-Programm ADELE Machbarkeit FuE-Programm ADELE Demoprojekt Entwicklungsprogramm Adiabater Druckluftspeicher > Projektkoordination, Definition Anforderungsprofil (RWE Power) > Kompressor, Luftexpander (GE Oil & Gas) > Gesamt-Anlagenkonzept (GE GRC) > Wärmespeicher (DLR, Züblin, OIH) > Kaverne (ESK Erdgasspeicher Kalle) Budget > Gesamtbudget ca. 12 Mio., RWE 4,9 Mio. Förderung > 50 % Förderung durch BMWi 260 MW el, 1 GWh, keine CO 2 -Emission, 70% Wirkungsgrad Ziel: Komponentenentwicklung und Klärung grundlegender technisch-wirtschaftlicher Fragestellungen sowie Konzeptentwicklung einer großtechnischen Demo-Anlage SEITE 7

8 Entwicklungskette FuE Engineering Demonstration: ADELE ADELE-ING ADELE-Staßfurt FuE: ADELE Genehmigung, Engineering: ADELE-ING Bau: ADELE-Staßfurt ADELE Zielgröße 260 MW, 1 GWh Einsträngige ADELE-Demonstrationsanlage knapp 90 MW, 360 MWh, Flächenbedarf ca. 4 ha 3 Turbomaschinenstränge Wärmespeicher Turbomaschinenstrang Kaverne 3 Wärmespeicher Kaverne Kaverne Die Demonstrationsanlage umfasst einen Full-Scale-Strang des späteren dreisträngigen Anlagenkonzepts SEITE 8

9 FuE-Programm FleGs Phase 1: Konzept Phase 2: Testanlage Pilotanlage FleGs Flexibilisierung von GuD-Kraftwerken durch Hochtemperatur-Wärmespeicher > Projektkoordination, Definition Anforderungsprofil (RWE Power) > Gesamt-Anlagenkonzept, Integration des Speichers in den GuD-Prozess (ThyssenKrupp Xervon Energy) > Wärmespeicher bauliche Hülle (Paul Wurth R&E) > Wärmespeicher thermodynamische Auslegung, Materialuntersuchungen, Technikumsteststand (DLR) Budget > Gesamtbudget 2,03 Mio., RWE 0,39 Mio. Förderung > 50 % Förderung durch BMWi G G G Customer Steam tosteam Customer Supply Ziel: Klärung aller technisch-wirtschaftlichen Fragestellungen, Komponententests im Technikum, Konzept für Full-Scale-GuD, Basic Engineering für Pilotanlage SEITE 9

10 Entwicklungskette FuE Engineering Demonstration: FleGs FleGs-Pilot Entwurf FleGs-Pilotanlage am RWE Power Standort Dortmund Vorläufige technische Daten: > Speicherkapazität 150 MWh > Ein-/Ausspeicherdauer 16 h / 8 h > Heißgastemperatur 555 C > Höhe Wärmespeicher 30 m > Speicher-Durchmesser 8 m > Masse Speicherinventar 2000 t Als Standort für die FleGs-Pilotanlage wird das Heizkraftwerk Dortmund favorisiert SEITE 10

11 Fazit Massiver Ausbau von Erneuerbaren Energien und nicht bedarfsorientierter Stromerzeugung mit Kraftwärmekopplung fordert den Ausbau der Netze, sehr flexiblen Betrieb der konventionellen Kraftwerkskapazität, Ausbau der Elektrizitätsspeicherleistung und -kapazität. Die Demonstration von ADELE und FleGs ist sehr innovativ und bedarf der öffentlichen Förderung (Investitionskostenzuschüsse). Der Preisbildungsmechanismus am Strommarkt verliert durch ordnungspolitische Eingriffe seine Wirkung. Daher sind Marktanreize für Energiespeicher zu schaffen. SEITE 11

12 Vielen Dank für die Aufmerksamkeit SEITE 12