PV-Speicher im künftigen Stromsystem systemdienlicher Beitrag oder individualistische Nische? Impulsvortrag für den PV-Nutzen-Workshop

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1 PV-Speicher im künftigen Stromsystem systemdienlicher Beitrag oder individualistische Nische? Impulsvortrag für den PV-Nutzen-Workshop Frankfurt/M., den 2. Dezember 2013 Prof. Dr. Uwe Leprich Institut für ZukunftsEnergieSysteme (IZES)

2 2 [Leprich, 2. Dezember 2013, PV-Nutzen] Die IZES ggmbh

3 1. Die technischen Elemente des künftigen Stromsystems 3 [Leprich, 2. Dezember 2013, PV-Nutzen]

4 Das künftige Stromsystem GW PV Annahme Die FEE (Wind, PV, Wasser) werden mittelfristig bis zur Hälfte der gesamten Stromerzeugung abdecken dadurch bestimmen sie die Rationalität des Systems GW Onshore Fluktuierende Erneuerbare Energien 5-7 GW Offshore 4 [Leprich, 2. Dezember 2013, PV-Nutzen]

5 Das künftige Stromsystem Fluktuierende Erneuerbare Energien.. für Bereitstellung von Systemdienstleistungen Frequenzregelung ( Regelenergie ) Spannungshaltung (Blindleistung) Kurzschlussleistung Redispatch-Fähigkeit Versorgungswiederaufbau 5 [Leprich, 2. Dezember 2013, PV-Nutzen]

6 Infrastrukturen als Systemvoraussetzung und -ergänzung 6 [Leprich, 2. Dezember 2013, PV-Nutzen]

7 Das künftige Stromsystem Fluktuierende Erneuerbare Energien 7 [Leprich, 2. Dezember 2013, PV-Nutzen]

8 Das künftige Stromsystem Fluktuierende Erneuerbare Energien 8 [Leprich, 2. Dezember 2013, PV-Nutzen]

9 wird in der Perspektive stärker mit dem Wärmesystem und dem Verkehrssektor verzahnt Quelle: Sterner [Leprich, 2. Dezember 2013, PV-Nutzen]

10 Derzeit politisch gewollte Flexibilitätsoptionen Kraft-Wärme-Kopplung: Zahlungsstrom durch KWKG Biomasse: Zahlungsstrom durch EEG Lastmanagement: Zahlungsstrom durch Lastabschaltverordnung Speicher: Zahlungsstrom durch Förderung für PV-Speicher seit Mai [Leprich, 2. Dezember 2013, PV-Nutzen]

11 2. Zur systemischen Rolle von PV 11 [Leprich, 2. Dezember 2013, PV-Nutzen]

12 Primärnutzen PV PV-Strom dient der maximalen Verdrängung fossilnuklearen Stroms im System Es gibt aktuell noch erhebliche Verdrängungsspielräume ohne Zwischenspeicherung 21. Juli 2013: PV MW 21. Juli 2013: > MW konv. 12 [Leprich, 2. Dezember 2013, PV-Nutzen]

13 PV-Überschüsse bedingt durch Netzengpässe bedarfsgerechter Netzausbau hat Priorität 13 [Leprich, 2. Dezember 2013, PV-Nutzen]

14 Kosten Netzaus- und umbau der unterlagerten Netzebenen 14 [Leprich, 2. Dezember 2013, PV-Nutzen]

15 Abschätzung der spezifischen Kosten des Netzaus- und -umbaus Die Kosten des Netzaus- und -umbaus werden annuisiert an alle Verbraucher/ Netzkunden weitergereicht. Maßgeblich sind die Abschreibungszeiten der verschiedenen Netzbetriebsmittel, die zumeist zwischen Jahren liegen. Bei einer Maximalannahme von 54 Milliarden und einer Abschreibungsdauer von 40 Jahren liegen die jährlich von den Verbrauchern zu tragenden Netzausbaukosten bei geschätzten 1,35 Milliarden. Bei einer gleichen Lastenverteilung auf alle Kilowattstunden des Letztverbrauchs (von rund 600 TWh) bedeutet dies, dass die annuisierten Kosten des Netzausbaus bei ~ 2 / MWh liegen. 15 [Leprich, 2. Dezember 2013, PV-Nutzen]

16 PV-Überschüsse bedingt durch Netzengpässe bedarfsgerechter Netzausbau hat Priorität bedingt durch netztechnisch erforderliche Must-Run-Kapazitäten (ca GW fossilnukleare Kraftwerke) Abbau des Must-Run- Sockels sehr wichtig 16 [Leprich, 2. Dezember 2013, PV-Nutzen]

17 Must-run als Inflexibilitätsfaktor Anteil der abgeregelten Produktion ohne Nutzung von Flexibilitäten (Wetterjahr 2007) Quelle: Sensfuss (2012) 17 [Leprich, 2. Dezember 2013, PV-Nutzen]

18 Umgang mit PV-Überschüssen 1. Speichern in vorhandenen Stromspeichern z.b. PSW 2. Fuel Saving / Power-to-heat Wo dies möglich ist, sollte der Überschussstrom direkt fossile Brennstoffe im Wärmebereich ersetzen (z.b. Wärmespeicher bei KWK-Anlagen); Voraussetzung: Existenz eines fossil gestützten Heizungssystems 3. Speichern in neuen Stromspeichern z.b. Batterien, Wasserspeicher, power-to-gas 4. Abschalten / Abregeln der PV-Anlage in signifikantem Umfang als letzte Option, wenn gar nichts anderes geht 18 [Leprich, 2. Dezember 2013, PV-Nutzen]

19 Exkurs: PV und Regelenergie positive Regelenergie PV-Anlagen müssen angedrosselt betrieben werden auf absehbare Zeit Unsinn negative Regelenergie PV-Anlagen müssen abschalten / abregeln siehe vorherige Folie Der direkte Einsatz von PV-Anlagen in den Regelenergiemärkten macht auf absehbare Zeit keinen Sinn 19 [Leprich, 2. Dezember 2013, PV-Nutzen]

20 3. PV-Speicher aus systemischer Sicht 20 [Leprich, 2. Dezember 2013, PV-Nutzen]

21 PV-Speicher und Netze Wo PV-Speicher heute bereits kostengünstiger sind als die Netzverstärkung / der Netzausbau, sollte der Kostenanerkennung durch die Bundesnetzagentur nichts im Wege stehen (2) Bei der Planung des Verteilernetzausbaus haben Betreiber von Elektrizitätsverteilernetzen die Möglichkeiten von Energieeffizienz- und Nachfragesteuerungsmaßnahmen und dezentralen Erzeugungsanlagen zu berücksichtigen. Die Bundesregierung wird ermächtigt, durch Rechtsverordnung ohne Zustimmung des Bundesrates allgemeine Grundsätze für die Berücksichtigung der in Satz 1 genannten Belange bei Planungen festzulegen. Ist dies mehr als eine Kleinstnische? 21 [Leprich, 2. Dezember 2013, PV-Nutzen]

22 PV-Speicher und Endkunden Die individuelle Speicherlösung im Endkundenbereich verändert die Nachfragelast 22 [Leprich, 2. Dezember 2013, PV-Nutzen]

23 PV-Speicher und Endkunden Die individuelle Speicherlösung im Endkundenbereich verändert die Nachfragelast Jeder Endkunde, der sich eine solche Lösung leisten will, sollte das tun Diese Speicherlösung sollte volkswirtschaftlich gesehen aber nicht gefördert werden, da sie zu den teuersten Lösungen gehört 23 [Leprich, 2. Dezember 2013, PV-Nutzen]

24 PV-Speicher und Endkunden Alternativen zum PV-Speicher a) Aufnahme von Überschussstrom Pumpspeicher power-to-heat Lastmanagement Abregeln (geringe Mengen) b) Lückenfüller Verbund, auch europäisch Gasturbinen Haben PV-Speicher tatsächlich eine Chance gegen diese Konkurrenz? 24 [Leprich, 2. Dezember 2013, PV-Nutzen]

25 PV-Speicher und Endkunden Die individuelle Speicherlösung im Endkundenbereich verändert die Nachfragelast Jeder Endkunde, der sich eine solche Lösung leisten will, sollte das tun Diese Speicherlösung sollte volkswirtschaftlich gesehen aber nicht gefördert werden, da sie zu den teuersten Lösungen gehört keine direkte öffentliche Förderung von PV- Speichern keine indirekte Förderung durch Netzentgeltersparnis und Ersparnis der öffentlichen Steuern und Abgaben 25 [Leprich, 2. Dezember 2013, PV-Nutzen]

26 PV-Speicher und Merit-Order-Effekt PV verdrängt insbesondere Spitzenlastkraftwerke wie z.b. Gas- und z.t. Steinkohlekraftwerke Dadurch fällt mittags der Börsenpreis auf das Niveau der Grenzkosten von Braunkohle- und Atomkraftwerken [Leprich, 2. Dezember 2013, PV-Nutzen]

27 PV-Speicher und Merit-Order-Effekt PV verdrängt insbesondere Spitzenlastkraftwerke wie z.b. Gas- und z.t. Steinkohlekraftwerke Dadurch fällt mittags der Börsenpreis auf das Niveau der Grenzkosten von Braunkohle- und Atomkraftwerken Da an sonnenreichen Tagen auch Braunkohle- und z.t. Atomkraftwerke stark gedrosselt werden, müsste schon sehr viel PV-Strom zwischengespeichert werden, um einen signifikanten Preiseffekt zu erzielen (> 10 GW) 27 [Leprich, 2. Dezember 2013, PV-Nutzen]

28 Ausblick PV wird zusammen mit Wind das künftige Stromsystem prägen PV-Überschüsse sind noch weit weg, wenn der Netzausbau weiter vorangetrieben wird und das Strom-Wärme-System sich stärker vernetzt PV-Speicher stehen in Konkurrenz zu anderen Flexibilitätsoptionen. Ob sie sich unter Kostengesichtspunkten wirklich durchsetzen können, ist sehr fraglich Allein aus der Perspektive des Stromsystems betrachtet macht eine Förderung von PV-Speichern volkswirtschaftlich gesehen keinen Sinn 28 [Leprich, 2. Dezember 2013, PV-Nutzen]

29 Herzlichen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Institut für ZukunftsEnergieSysteme (IZES) Altenkesselerstr. 17, Gebäude A Saarbrücken Tel Fax Homepage 29 [Leprich, 2. Dezember 2013, PV-Nutzen]