Auswirkungen einer verstärkten PV-Integration auf das Stromsystem. Markus Schwarz, Energieinstitut an der JKU Linz

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1 Auswirkungen einer verstärkten PV-Integration auf das Stromsystem Markus Schwarz, Energieinstitut an der JKU Linz Wien, 16. Februar 2017 Altenberger Straße 69, HF-Gebäude, 3. Stock, A-4040 Linz Tel.: / DW office@energieinstitut-linz.at

2 Auswirkungen auf das Stromsystem In der Vergangenheit zentral ausgerichtete Energieversorgung durch wenige große Kraftwerke im Verbund mit wenigen großen Speichern Durchdringung von PV und Wind Veränderung des Strom-Mix Emissionen Leistung konventioneller Kraftwerke Reserveleistung Netzausbau 2

3 Auswirkungen auf das Stromsystem 1. Zusätzliche regelbare Kraftwerkskapazitäten und Speicherkapazitäten (Backup) i.d.r. Gaskraftwerke, Pumpspeicherkraftwerke 2. Substitution konventioneller Kraftwerke Leistungskredit (capacity credit): Anteil der zugebauten Leistung, um welche die konventionellen Kraftwerksleistung zurückgebaut werden kann PV: 0 bis 2,5%; Wind: 5 bis 15% 3. Netzverstärkung und ausbau Kompensation durch Smart Grid-Lösungen 3

4 Auswirkungen auf das Stromsystem Zusammenspiel PV mit Stromsystem: Energie- und Informationsfluss Systemgrenze Sonneneinstrahlung Backup-System Regelbare Kraftwerke Speicher PV-System Smart Grid- Lösungen Stromnetz Sonneneinstrahlung [W/m 2 ] Elektrische Energie [kwh] Informatorischer Fluss Elektrische Energie beim Verbraucher Quelle: Eigene Darstellung. 4

5 Analyse der Auswirkungen von PV+Wind auf den Kraftwerkspark Auf Basis der Entwicklung des Kraftwerksparks in Stromstatistiken bzw. bilanzen (v.a. Engpassleistung, Erzeugung, Ausnutzungsdauer) Monatliche Werte für Vereinfachte Regressions-/Trendanalyse Rein physikalisch/energetisches Modell keine finanziellen Aspekte, Strommarktorientierung 5

6 Engpassleistung Kraftwerkspark AT Anteil an EPL 2015: PV: 2,9% Wind: 10,1% Quelle: Eigene Darstellung auf Basis e-control & Statistik Austria. 6

7 Brutto-Erzeugung Kraftwerkspark AT Anteil an Erzeugung 2015: PV: 0,9% Wind: 7,5% Quelle: Eigene Darstellung auf Basis e-control & Statistik Austria. 7

8 Ausnutzungsdauer/Kapazitätsfaktor Quelle: Eigene Darstellung auf Basis e-control & Statistik Austria. 8

9 Veränderung Leistung im Kraftwerkspark bei +1 MW PV+Wind Quelle: Eigene Darstellung und Berechnung 9

10 Veränderung Erzeugung im Kraftwerkspark bei +1 GWh PV+Wind Konst. Erzeugung (Norm.) bei +1 GWh PV+Wind Quelle: Eigene Darstellung und Berechnung 10

11 Veränderung Leistung 1-30% PV+Wind Quelle: Eigene Darstellung und Berechnung 11

12 Veränderung Erzeugung 1-30% PV+Wind Quelle: Eigene Darstellung und Berechnung 12

13 Veränderung Erzeugung 1-30% PV+Wind Konst. Erzeugung (Norm.) Quelle: Eigene Darstellung und Berechnung 13

14 Schlussfolgerungen Seit 2010 deutliche Zunahme von PV (Wind bereits seit 2000) 2015: PV und Wind 13% an EPL und 8,4% an Erzeugung Ausnutzungsdauer/Kapazitätsfaktoren ändern sich (insb. Kalorische Kraftwerke) Veränderung des Kraftwerksparks (ohne Laufkraft): +1 MW PV/Wind +0,95 MW Speicher-/Wärmekraft +1 GWh PV/Wind +0,35 GWh Speicher-/Wärmekraft Prognose: bei höherer Durchdringung von PV/Wind weniger zusätzl. Speicher-/Wärmekraft Verdrängung bei normierter Erzeugung: 65% Wasserkraft + 35% Wärmekraft Geeignetes Tool für eine Abschätzung der Auswirkungen von PV+Wind auf den Kraftwerkspark Grundlage für weiterführende Analysen: ökologische Bewertung, Lebenszyklusanalysen 14

15 Ausblick Verfeinerung/Validierung (Jahresganglinien, Verfügbarkeiten, usw.) Getrennte Darstellung von PV und Wind, Aufschlüsselung der Technologien Analyse der Auswirkungen auf die Netzinfrastruktur sowie von Smart Grid-Lösungen 15

16 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Energieinstitut an der JKU Linz Markus Schwarz Altenberger Strasse 69, 4040 Linz Tel: Fax:

17 Veränderung Kraftwerkspark AT bei +1 MW PV+Wind bei +1 GWh PV+Wind Quelle: Eigene Darstellung und Berechnung 17