Power-to-Heat. Einsatzmöglichkeiten. Rahmenbedingungen. FGE-Kolloquium Tobias Assmann 10. November 2016

Transkript

1 Power-to-Heat. Einsatzmöglichkeiten. Rahmenbedingungen. FGE-Kolloquium Tobias Assmann 10. November 2016

2 UNTERNEHMENSVORSTELLUNG. ENERSTORAGE ist Pionier und Marktführer für Power-to-Heat Anlagen im Industrieformat. ENERSTORAGE konzipiert, finanziert und vermarktet Power-to-Heat Anlagen im Industrieformat. Dadurch werden für Industriestandorte sofort nachhaltige Erlöse aus der für die Energiewende dringend benötigten Nachfrageflexibilität erschlossen. STATUS: Vermarktung von ca. 40 MW in der neg. Regelleistung. Weitere Power-to-Heat Projekte mit 35 MW in Umsetzung. Wachstumspotential von 50 MW/Jahr. Komplementäre Vermarktung von Bestandsanlagen der Standortpartner möglich. Gegründet in 2012 in München. 2

3 GRUNDPRINZIP. Das Geschäftsmodell der ENERSTORAGE basiert gegenwärtig auf dem Einsatz von Power-to-Heat Anlagen im Regelleistungsmarkt. Netzbetreiber müssen Stromnetz regeln. Die Netzbetreiber müssen kurzfristig Produktion und Verbrauch ausgleichen, um die Netzfrequenz zu halten. Durch den Einsatz negativer Regelleistung gleichen die Netzbetreiber kurzfristige Überschüsse aus. Power-to-Heat Anlage wandelt Strom in Dampf. Unsere Elektrodendampfkessel sind schnell und präzise regelbar. Sie sind daher ideal für die dedizierte Erbringung von Regelleistung geeignet. Bei Abruf verdrängen sie fossil erzeugten Dampf. Große Industriestandorte benötigen Dampf. Unsere Power-to-Heat Anlagen werden an großen Industriestandorten integriert: 110 kv Netzanschluss KWK-Anlage mit >30 MWe Dampfturbinen 3

4 POWER-TO-HEAT TECHNOLOGIEN. Zur Erzeugung von Dampf & Heißwasser kommen zwei verschiedene Power-to-Heat Anlagentypen in Frage. ELEKTRO-KESSEL (ERHITZER) ELEKTRODENKESSEL Für die Bereitstellung größerer Leistungen werden mehrere Elektro-Kessel zusammengeschaltet. Die Dimension und die Kosten steigen unterproportional zur Leistung. Elektrische Leistung bis zu 5 MW Elektrische Leistung 5 45 MW Stromanschluss Niederspannung Stromanschluss Mittelspannung Steuerung Elektrisch durch Transistor Steuerung Hydraulisch durch Wasser Wärmeerzeugung Stromfluss durch Heizelemente Wärmeerzeugung Stromfluss durch Wasser Investvorteil < ~ 5MW Investvorteil > ~5MW Quelle: Schniewindt Quelle: Parat Halvorsen AS 4

5 POWER-TO-HEAT INSTALLATIONSBEISPIELE IM INDUSTRIE-BESTAND. Die Anlagen müssen im Bestand integriert werden dabei ist der Aufstellungsplatz das geringste Problem. Quelle: ENERSTORAGE. 5

6 POWER-TO-HEAT AKTUELLE MARKTDURCHDRINGUNG IN DEUTSCHLAND. Über 500 MW Power-to-Heat sind bereits installiert. Überwiegend investieren Stadtwerke. ENERSTORAGE; 45 Fernwärme; 330 Industrie; 122 Infraserv Höchst; 40 UPM; 30 Currenta; 7 ca. Angaben in MW; ENERSTORAGE Recherche; Stand: 2016/HJ1 6

7 MEGATRENDS DER ENERGIEWENDE. Die zentralen Herausforderungen der Energiewende sind die Schaffung von Flexibilität im Strommarkt und die Wärmewende. BEDEUTUNG AKTUELLER FOKUS PERSPEKTIVISCHE HERAUSFORDERUNG FLEXIBILITÄT IM STROMMARKT Voraussetzung für die Integration der volatilen EE-Erzeuger Netzausbau Explodierende Redispatchkosten zeigen, dass massive Netzengpässe bestehen Gestiegene Netzentgelte zeigen, dass massiver Netzausbau erforderlich ist Flexibilisierung von Erzeugung und Verbrauch Gesunkene Regelleistungspreise zeigen, dass kein Mangel an Flexibilität besteht Niedrige Preise und geringe Volatilität an der Börse zeigt, dass noch kein Mangel an Flexibilität besteht SEKTORKOPPLUNG / WÄRMEWENDE Voraussetzung für das Erreichen der CO2 Ziele Energie-Effizienz KfW Programme für günstige Kredite Steuererleichterung für Wärmedämmung Einsatz erneuerbarer Energie Einsatz von Bioenergie limitiert und aktuell unwirtschaftlich, da Preise für fossile Brennstoffe aktuell auf historischem Tiefststand Einsatz von Strom aktuell auf Grund der hohen Stromnebenkosten noch unwirtschaftlich 7

8 Installierte Leistung in GW GW pro Jahr FLEXIBILITÄT GRUNDANNAHME ZUM REGELUNGSBEDARF. Fluktuierende Erneuerbare führen zu erhöhtem Regelungsbedarf und gleichzeitigem Rückgang regelbarer Anlagen Angebotsbedingter Bedarf an Regelleistung Nachfragebedingter Bedarf an Regelleistung Fluktuierende Erneuerbare Fossile Bedarf an Regelleistung steigt Dezentrale Erzeugungskapazitäten aus erneuerbaren Energien (v.a. Photovoltaik, Windkraft) erreichen Größe der konventionellen Energien. Zunehmend fluktuierende und dezentrale Erzeugungsstruktur verursacht steigenden angebotsbedingten Regelungsbedarf. Angebot an Regelleistung sinkt Kernkraftwerke und andere Konventionelle werden schrittweise abgeschaltet oder in ihrer Laufzeit eingeschränkt, dadurch reduziert sich das Angebot an Regelleistung in den nächsten 10 Jahren. Abschaltung von Wind- und Solar-Kraftwerke ist nicht unbedingt die sinnvollste Alternative. Quelle: Eigene Analyse basierend auf Daten der Leitstudie Strommarkt 8

9 Installierte Leistung in GW GW pro Jahr FLEXIBILITÄT GRUNDANNAHME ZUM REGELUNGSBEDARF. Fluktuierende Erneuerbare führen zu erhöhtem Regelungsbedarf und gleichzeitigem Rückgang regelbarer Anlagen Angebotsbedingter Bedarf an Regelleistung Nachfragebedingter Bedarf an Regelleistung Fluktuierende Erneuerbare Fossile Bedarf an Regelleistung steigt Dezentrale Erzeugungskapazitäten aus erneuerbaren Energien (v.a. Photovoltaik, Windkraft) erreichen Größe der konventionellen Energien. Zunehmend fluktuierende und dezentrale Erzeugungsstruktur verursacht steigenden angebotsbedingten Regelungsbedarf. Angebot an Regelleistung sinkt Kernkraftwerke und andere Konventionelle werden schrittweise abgeschaltet oder in ihrer Laufzeit eingeschränkt, dadurch reduziert sich das Angebot an Regelleistung in den nächsten 10 Jahren. Abschaltung von Wind- und Solar-Kraftwerke ist nicht unbedingt die sinnvollste Alternative. Quelle: Eigene Analyse basierend auf Daten der Leitstudie Strommarkt 9

10 h/a GWh/a MW FORMEN DES STROMÜBERSCHUSSES NUTZBARKEIT FÜR POWER-TO-HEAT. Neben Regelleistung können PtH-Anlagen künftig zur Reduktion von Einspeisemanagement und Abbau von negativen Strompreisen beitragen NEGATIVE REGELLEISTUNG Ursache: Prognosefehler Ausgeschriebene Menge weitgehend stabil. Für Power-to-Heat aktuell wirtschaftlich zu nutzen EINSPEISEMANAGEMENT Ursache: Lokale Netzüberlastung Steigerung 2015 um 200% Rolle von Power-to-Heat Anlagen zur Flexibilisierung von KWK-Anlagen aktuell nur in Netzausbauregionen definiert NEGATIVE STROMPREISE Ursache: Negative Residuallast Anzahl der Stunden hat sich in 2015 verdoppelt. Für Power-to-Heat aktuell auf Grund der geringen Dauer schwierig zu nutzen. Quellen: (1) ENERSTORAGE Analyse basierend auf Daten von regelleistung.net, (2) BNetzA Bericht 2015, (3) ENERSTORAGE Analyse basierend auf EEX Daten ( ). 10

11 STROMÜBERSCHUSS AKTUELLE ENTWICKLUNGEN. Die Dauer der Abregelung von Windkraftanlagen in der 50Hertz Regelzone hat in 2015 über h/a erreicht.!? 11

12 EinsMan 50 Hertz in MWh/Quartal Anschlussleistung WKA im 50Hertz-RZ in MW ENTWICKLUNG EINSPEISEMANAGEMENT 50HERTZ Der Bedarf an Einspeisemanagement ist stark von der Erzeugung der EEG Anlagen und Netzausbaumaßnahmen abhängig Inbetriebnahme PST Mikulowa / Vierraden Inbetriebnahme Nordleitung Schwerin-Hamburg Inbetriebnahme Thüringer Strombrücke Q1 Q2 Q3 Q4 Q1 Q2 Q3 Q4 Q1 Q2 Q3 Q4 Q1 Q2 Q3 Q4 Q1 Q2 Q3 Q4 Q1 Q2 Q3 Q4 Q1 Q2 Q EinsMan WKA 12

13 KONSEQUENZEN FÜR GESCHÄFTSMODELLE. Die aktuellen Herausforderungen der Energiewirtschaft bieten Chancen für die energieintensive Industrie. EFFIZIENTER MARKT Situation: Merit Order Effekt der EEG Anlagen führt zu sinkenden Strompreise an der EEX Geschäftsmodell: Dienstleister statt Versorger Hemmnisse: Keine Chancen für energieintensive Industrie: Reduktion Stromkosten STROMÜBERSCHUSS Situation: Netzengpässe führen zu Einspeisemanagement von WKA Geschäftsmodell: Power-to-Heat Hemmnisse: Stromnebenkosten und EEG Vergütung Chancen für energieintensive Industrie: Günstige Wärme STROMMANGEL Situation: Netzengpässe führen zu hohem Redispatchbedarf Geschäftsmodell: DSM Hemmnisse: Ausschreibung Netzreserve Chancen für energieintensive Industrie: Zusatzerlöse 13

14 SEKTORKOPPLUNG ENTWICKLUNG DER RAHMENBEDINGUNGEN. Innerhalb von drei Jahren wurden aus vager Aussage konkrete Maßnahmen Strom, der sonst abgeregelt werden müsste, für weitere Anwendungen, etwa im Wärmebereich, nutzen Langfristig können neue Energiespeicher aus anderen Sektoren wie Wärme, Verkehr, Chemie mit installierten Leistungen in Dimensionen von über 100 GW das deutsche Stromsystem prägen. Power-to-Heat Speicher sind kostengünstig, technisch einfach realisierbar und unterstreichen die wichtige Rolle von Wärmespeichern in der Energiewende. Weißbuch: Handlungsfeld: Sektorkopplung Maßnahme: Netzgebühren Überraschung zu PtH im Gesetzesentwurf

15 AKTUELLE REGULATORISCHE ENTWICKLUNGEN. Power-to-Heat Anlagen sollen vornehmlich die KWK flexibilisieren. Die Rolle von Lasten/DSM ist noch unklar. 1 ÜNB kontrahieren MW PtH bei bestehenden KWK-Anlagen entsprechender Leistung Investkosten für PtH werden erstattet Strombezugskosten werden vollständig ersetzt über Vertragsdauer von mindestens 5 Jahren gibt es Kostenersatz analog zu Redispatch Keine wettbewerbliche Ausschreibung der Standorte gem. Investition und Erbringung! 13.6a EnWG Flexibilisierung der Bestands-KWK (im Norden) KWK Anlagen werden nutzbar gem. 13 EnWG Ziel: Nutzen statt Abregeln (NSA) der 3% EEG Unklar, ob PtH Anlagen als zuschaltbare Lasten eigenständig vermarktet werden können 2 Ausschreibung der KWK-Zuschüsse ab 2017 abhängig von Minimierung der techn. Mindesterzeugung E-Wärmeerzeuger Pflicht kurz vor knapp raus 8a KWKG Flexibilisierung der neuen KWK ca. 1 GW KWK zzgl. 0,X GW PtH an flexibler Kapazität im Markt 3 Technologie-offene Erprobung zuschaltbarer Lasten in fünf Modellregionen Befreiung von Teilen der Stromnebenkosten vorübergehend (?) vorgesehen Förderung von Ausschreibungsplattformen 119 EnWG (SINTEG Experimentierklausel ) Erprobung des 13.6 EnWG Rückschlüsse zur Wirtschaftlichkeit und Einsatzmöglickeiten unterschiedlicher Technologien Mechanismen der Ausschreibung erprobt 15

16 ? AKTUELLE REGULATORISCHE ENTWICKLUNGEN. Maßgeblich für die Sektorkopplung werden die Rahmenbedingungen für Überschussstrom im Vergleich zu anderen Energieträgern sein.? Dynamisierte Nebenkosten? Preiszonen? Belastung fossiler Brennstoffe? level playing field für Überschussstrom Effiziente Nutzung von Überschussstrom Integration der 97% in andere Sektoren 16

17 POWER-TO-HEAT AUSWIRKUNG AUF FLEXIBILTÄTSMÄRKTE. Mindestens zusätzliche Megawatt an Flexibilität für alle Produkte was sind die Auswirkungen? Schematische Darstellung der Anlagen > 5MW. 450 MW Bestand MW aus MW aus SINTEG X MW Sonstige 17

18 KONTAKT. ENERSTORAGE konzipiert, finanziert und vermarktet Power-to-Heat Anlagen im Industrieformat. Dadurch können Industriestandorte einen Beitrag zur Energiewende leisten und gleichzeitig sofort nachhaltige Erlöse durch Regelleistung erzielen. ENERSTORAGE, November