Die Rolle von Biogas in zukünftigen Energieversorgungstrukturen

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1 Einleitung Die Rolle von Biogas in zukünftigen Energieversorgungstrukturen Norman Gerhardt 14. Januar 2009 Norman Gerhardt Systemdienstleistungen durch Biogasstrom 1 / 18

2 Gliederung Einleitung 1 Einleitung Problemstellung Gesamtüberblick 2 Theoretischer Preis 3 Theoretischer Preis - betriebs- und volkswirtschaftlich 4 Norman Gerhardt Systemdienstleistungen durch Biogasstrom 2 / 18

3 Gliederung Einleitung Problemstellung Gesamtüberblick 1 Einleitung Problemstellung Gesamtüberblick 2 Theoretischer Preis 3 Theoretischer Preis - betriebs- und volkswirtschaftlich 4 Norman Gerhardt Systemdienstleistungen durch Biogasstrom 3 / 18

4 Problemstellung Einleitung Problemstellung Gesamtüberblick Hintergrund Förderbedingungen des EEG -> Ausbau von Biogasanlagen, durch Investitionssicherheit Aber fehlende Integration in den elektr. Netzbetrieb - feste Vergütung, Betriebssicherheit, Kosten Ungenutzte Potenziale von Biogasanlagen Systemdienstleistungen für einen stabilen Netzbetrieb zu erbringen Fragestellung In welchem Umfang können welche Systemdienstleistungen erbracht werden? Welche Kosten sind damit verbunden, welcher Mehrwert kann erwirtschaftet werden? Norman Gerhardt Systemdienstleistungen durch Biogasstrom 4 / 18

5 Problemstellung Einleitung Problemstellung Gesamtüberblick Hintergrund Förderbedingungen des EEG -> Ausbau von Biogasanlagen, durch Investitionssicherheit Aber fehlende Integration in den elektr. Netzbetrieb - feste Vergütung, Betriebssicherheit, Kosten Ungenutzte Potenziale von Biogasanlagen Systemdienstleistungen für einen stabilen Netzbetrieb zu erbringen Fragestellung In welchem Umfang können welche Systemdienstleistungen erbracht werden? Welche Kosten sind damit verbunden, welcher Mehrwert kann erwirtschaftet werden? Norman Gerhardt Systemdienstleistungen durch Biogasstrom 4 / 18

6 Einleitung Überblick über die Gesamtarbeit Problemstellung Gesamtüberblick Begrenzung der Betrachtung auf die 2 Systemdienstleistungen : Lastabhängige Erzeugung - Fahrplanlieferung Frequenzhaltung - Regelleistung -> Wirkleistung Bewertung der technische Potenziale für eine variable BGA-Fahrweise Gesamtwertbetrachtung für eine Netzintegration - Wert von Biogasstrom unter gegenwärtigen Rahmenbedingungen (2007) - Zukünftig möglicher Wert von Biogasstrom unter Erbringung der Systemdienstleistungen (2015) Norman Gerhardt Systemdienstleistungen durch Biogasstrom 5 / 18

7 Gliederung Einleitung Theoretischer Preis 1 Einleitung Problemstellung Gesamtüberblick 2 Theoretischer Preis 3 Theoretischer Preis - betriebs- und volkswirtschaftlich 4 Norman Gerhardt Systemdienstleistungen durch Biogasstrom 6 / 18

8 Allgemeiner Ansatz Einleitung Theoretischer Preis Wertigkeit von Biogasstrom bei variabler Fahrweise (verlagerte Energie) Vereinfachte Annahmen zu den Biogasanlagen: typische 500kW el -BGA Stochastischer Ausgleich der Leistungsschwankungen (Anlagenpark) -> Bandlast Zusätzliche Kosten für eine variable Fahrweise Deutschlandweite Integration bei tagesvariabler Einspeisung Berücksichtigung der Strompreisentwicklung - 3 Szenarien für CO 2 -Schadenskosten als Hauptfaktor Berücksichtigung der Entwicklung von Kraftwerkspark und Kraftwerkseinsatzplanung Norman Gerhardt Systemdienstleistungen durch Biogasstrom 7 / 18

9 Einleitung Theoretischer Preis Wert bei Direktvermarktung Day-Ahead-Handel 2007 der EEX Preisentwicklung bis 2015 durch: Regression Preisfaktoren (Szenarien) -> Extrapolation nur auf Mittelwert anwendbar, Entwicklung der Preisschwankungen ist unbekannt Fahrweise von 16-2 Stunden/Tag (1,5- bis 12-fache Kapazität) Norman Gerhardt Systemdienstleistungen durch Biogasstrom 8 / 18

10 Theoretischer Preis Einleitung Theoretischer Preis Wert unter Anrechnung der aller Leistungen dezentraler EE direkte Kraftwerkszuordnung - BGA ersetzen das teuerste Kraftwerk, das ihrer Fahrweise entspricht (Merit-Order) Fahrweise nach Grundlast, Mittellast und Spitzenlast Typische Modellkraftwerke (Braun- und Steinkohle-KW, GuD-KW, Gasturbinen-KW) - Berechnung der vermiedene Stromerzeugungs-Gesamtkosten (Szenarien) Bewertung des Anteil am Lastprofil (Residuallast 2015) Neben Wirtschaflichkeit, auch Bewertung von Kapazität und volkswirtschaftlichen Nutzen Norman Gerhardt Systemdienstleistungen durch Biogasstrom 9 / 18

11 Gliederung Einleitung Theoretischer Preis - betriebs- und volkswirtschaftlich 1 Einleitung Problemstellung Gesamtüberblick 2 Theoretischer Preis 3 Theoretischer Preis - betriebs- und volkswirtschaftlich 4 Norman Gerhardt Systemdienstleistungen durch Biogasstrom 10 / 18

12 Auswertung - praktisch erzielbarer Preis Day-Ahead-Handel Extrapolation durch Regression Spanne der Vergütung: A - tägliches Optimum B - täglich feste Uhrzeiten Spanne der Kosten: Gleichbleibende Preisschwankungen Vor-Ort- Verstromung Einspeisung ins Erdgasnetz

13 Auswertung - praktisch erzielbarer Preis Day-Ahead-Handel Extrapolation durch Regression Spanne der Vergütung: A - tägliches Optimum B - täglich feste Uhrzeiten Spanne der Kosten: Gleichbleibende Preisschwankungen Vor-Ort- Verstromung Einspeisung ins Erdgasnetz

14 Auswertung - theoretischer Preis betriebswirtschaftlich (Einzelanlage) Vermiedene Stromerzeugungs- Gesamtkosten über 3 Szenarien Kapazität: Grundlast 1-fach Mittellast 1,5-3-fach Spitzenlast 6-fach Spanne der Kosten: Vor-Ort- Verstromung Einspeisung ins Erdgasnetz

15 Auswertung - theoretischer Preis betriebswirtschaftlich (Einzelanlage) Vermiedene Stromerzeugungs- Gesamtkosten über 3 Szenarien Kapazität: Grundlast 1-fach Mittellast 1,5-3-fach Spitzenlast 6-fach Spanne der Kosten: Vor-Ort- Verstromung Einspeisung ins Erdgasnetz

16 Einleitung Auswertung - theoretischer Preis volkswirtschaftlich (Biogas-Anlagenpark) Theoretischer Preis - betriebs- und volkswirtschaftlich Bewertung der BGA-Kapazität Bildung der Residuallast 2015 = vertikale Netzlast Ausbau reg. Energien Kapazität von BGA übersteigt Bedarf an Spitzenlast -> für volksw. Bewertung vernachlässigen teilweise hohe Anteile an Mittellast -> Betrachtung der Bandbreite von teuren und billigeren KW Norman Gerhardt Systemdienstleistungen durch Biogasstrom 13 / 18

17 Auswertung - theoretischer Preis volkswirtschaftlich (Biogas-Anlagenpark) Unsicherheiten des zukünftigen KW-Einsatzes Bandbreite möglicher KW Kapazität: Grundlast 1-fach Mittellast 1,5-3-fach Spanne der Kosten: Vor-Ort- Verstromung Einspeisung ins Erdgasnetz

18 Auswertung - theoretischer Preis volkswirtschaftlich (Biogas-Anlagenpark) Unsicherheiten des zukünftigen KW-Einsatzes Bandbreite möglicher KW Kapazität: Grundlast 1-fach Mittellast 1,5-3-fach Spanne der Kosten: Vor-Ort- Verstromung Einspeisung ins Erdgasnetz

19 Gliederung Einleitung 1 Einleitung Problemstellung Gesamtüberblick 2 Theoretischer Preis 3 Theoretischer Preis - betriebs- und volkswirtschaftlich 4 Norman Gerhardt Systemdienstleistungen durch Biogasstrom 15 / 18

20 Einleitung Schlussfolgerungen BGA können in einem gewissen einen Anteil durch eine Stromeinspeisung nach Fahrplan Lastschwankungen ausgleichen. Die Kosten dafür können aber nur anteilig erwirtschaftet werden. Marktintegration: Kann zwar wirtschaftlich sein (in Abhängigkeit der CO 2 -Kosten) Begrenzend wirken aber die gegenwärtig geringen Preisschwankungen am Spotmarkt Bewertung eines theoretischen Preises: Höchster Wert in der Spitzenlast, aber begrenzter Bedarf Volkwirtschaftlich ist auch der Einsatz in der Grundlast relevant Norman Gerhardt Systemdienstleistungen durch Biogasstrom 16 / 18

21 Einleitung Schlussfolgerungen BGA können in einem gewissen einen Anteil durch eine Stromeinspeisung nach Fahrplan Lastschwankungen ausgleichen. Die Kosten dafür können aber nur anteilig erwirtschaftet werden. Marktintegration: Kann zwar wirtschaftlich sein (in Abhängigkeit der CO 2 -Kosten) Begrenzend wirken aber die gegenwärtig geringen Preisschwankungen am Spotmarkt Bewertung eines theoretischen Preises: Höchster Wert in der Spitzenlast, aber begrenzter Bedarf Volkwirtschaftlich ist auch der Einsatz in der Grundlast relevant Norman Gerhardt Systemdienstleistungen durch Biogasstrom 16 / 18

22 Einleitung Schlussfolgerungen BGA können in einem gewissen einen Anteil durch eine Stromeinspeisung nach Fahrplan Lastschwankungen ausgleichen. Die Kosten dafür können aber nur anteilig erwirtschaftet werden. Marktintegration: Kann zwar wirtschaftlich sein (in Abhängigkeit der CO 2 -Kosten) Begrenzend wirken aber die gegenwärtig geringen Preisschwankungen am Spotmarkt Bewertung eines theoretischen Preises: Höchster Wert in der Spitzenlast, aber begrenzter Bedarf Volkwirtschaftlich ist auch der Einsatz in der Grundlast relevant Norman Gerhardt Systemdienstleistungen durch Biogasstrom 16 / 18

23 Ausblick Einleitung aktuell - Vorteile einer regionalen Integration von BGA zur Netzentlastung (Kombikraftwerks-Bonus) mittelfristig - steigende Anforderungen an das Energieversorgungssystem, Entwicklung des konventionellen Kraftwerksparks langfristig - Vollversorgung mit EE -> Notwendigkeit der Ausnutzung der Potenziale von BGA Technologien müssen jetzt entwickelt werden Biogas ist eine Komponente - neben elektr. Speichern, Lastmanagement, Stromexporten/-importen... Norman Gerhardt Systemdienstleistungen durch Biogasstrom 17 / 18

24 Beispiel - Regelleistung durch BGA Minutenreserve und Sekundärregelleistung 2007