Die Merit Order funktionaler Energiespeicher 2030

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1 Die Merit Order funktionaler Energiespeicher 2030 Dipl.-Phys. Christoph Pellinger Forschungsstelle für Energiewirtschaft e.v. FfE Fachtagung 2013 München, 30. April

2 Agenda Motivation Das Projekt Merit Order der Energiespeicherung 2030 Der Funktionale Energiespeicher Die Merit Order funktionaler Energiespeicher Fazit 2

3 Motivation Spezifische Erzeugungskosten bestimmen die Einsatzreihenfolge der Kraftwerke EE-Ausbau schwer prognostizierbar keine langfristige Planungssicherheit für konventionelle Kraftwerksneubauten Neue Speichertechnologien Zusätzlich geringe Erfahrungen bezüglich Einsatz, Investitionskosten und Erlöse MOS 2030 erarbeitet Lösungsansätze 3

4 MOS Kernfragen des Projektes Kraftwerke, Netze, Speicher CO2-Ziele, Ausbau Wind und PV Welche Systeminfrastruktur ist unter gegebenen Randbedingungen aus Kostensicht = volkswirtschaftliche Betrachtung am günstigsten für das Versorgungssystem? 4

5 MOS Kernfragen des Projektes Steuern + Abgaben Zusatzerlöse an neuen Märkten, wie Kapazitätsmarkt Wie sollte der Markt ausgestaltet sein, damit eine volkswirtschaftlich sinnvolle Systeminfrastruktur auch unter betriebswirtschaftlichen Gesichtspunkten Sinn macht? 5 Erlöse und Erwirtschaftung der Deckungsbeiträge

6 MOS Struktur * Einzelmaßnahmen - + Pumpspeicher Power2Heat / Wärmespeicher ** Power2Gas Elektroauto weitere Speicher Lastflexibilisierung Regionenmodell Markt- und Volkswirtschaft 6 Gesamtsystem Ausbauszenarien Quellen: * SW Münster, ** EWE

7 Definition: Der Funktionale Energiespeicher Alle gezielten Modifikationen der Leistungsgänge von Stromverbrauch und unflexibler Stromerzeugung zur Anpassung von Nachfrage und Erzeugung können als funktionale Energiespeicher verstanden werden. Die Differenz zwischen unflexiblen und flexibilisierten Leistungsgang entspricht einer Be- bzw. Entladung des funktionalen Energiespeichers. 7

8 Der Funktionale Energiespeicher Der Begriffsraum: 8

9 Der Funktionale Energiespeicher am Beispiel der KWK 9 Leistung/Last in GW Speicherleistung in GW Leistung/Last in GW Stunde 1416 im 1440 Jahr Stunde im Jahr Stunde im Jahr Lastüberdeckung Restlast EE KWK flex Must-Run flex* * Erzeugungsgang der Must-Run Anlagen (EE und KWK) nachdem die KWK-Erzeugung mittels Wärmespeicher flexibilisiert wurde.

10 Die Merit Order funktionaler Energiespeicher Grenzkosten Leistung 10

11 Grenzkosten Kategorie Beschreibung Beispiele Grenzkosten 1 Speicherung elektrischer Energie ohne Verluste Lastverschiebungen, bei denen nur der Bedarf an elektrischer Energie zeitlich verschoben und somit gespeichert wird. Spülmaschine Waschmaschine Nachtspeicherheizungen gesteuertes Laden von Elektrofahrzeugen 0 2 Speicherung elektrischer Energie mit Verlusten Konventionelle Speicher Last- und Erzeugungsflexibilisierung, bei denen eine Energieumwandlung für die Speicherung nötig ist. Pumpspeicher Batteriespeicher Vehicle2Grid Kühlschrank KWK mit Wärmespeicher Variabel, in Abhängigkeit der Beladekosten und Speicherdauer 3 Speicherung von Energieäquivalenten Substitution von Brennstoffeinsatz durch elektrische Energie. Mehrverbrauch für die Erzeugung von Energieäquivalenten Power2Heat im Fernwärmenetz Power2Heat bei hybriden Heizsystemen Power2Gas Beladekosten 11

12 Bestimmung der Leistungen Pumpspeicher Bestandsanalyse Deutschland: 31 PSW Gesamte installierte Leistung: 6,4 GW Speicherkapazität: 37,7 GWh Geplante Neubauprojekte: 12 Geplante Pumpspeicherkraftwerke in Deutschland Name Installierte Leistung Speicherkapazität Geplante Inbetriebnahme [MW] [GWh] [JJJJ] Atdorf , Blautal 60 0,4 k.a. Einöden 200 0,9-1, Forbach 24 5,2 k.a. Ausbau Forbach Neubau ,3 k.a. Halde Sundern 15 0,7 k.a. Heimbach , Nethe , Riedl , Rur , Stadtwerke , Trier Waldeck II , Summe ,6 Erhöhung der inst. Leistung auf 10,8 GW und der Speicherkap. auf 78 GWh Eingangsgröße für MOS2030 (repräsentiert ein Max-Szenario)

13 Bestimmung der Leistungen Pumpspeicher Bestandsanalyse Österreich: 12 PSW Gesamte installierte Leistung: 3,6 GW Geplante Neubauprojekte: 13 Name Installierte Leistung Geplante Inbetriebnahme [JJJJ] [MW] Im Bau befindliche Pumpspeicherkraftwerke in Österreich Effizienzsteigerung Zillertal Pumpspeicher-KW Limberg II Pumpspeicher-Reißeck II KW Obervermuntwerk II KW Rellswerk 2015 Geplante Pumpspeicherkraftwerke in Österreich Projekt Pumpspeicheranlage 200 Nach 2020 PSKW Ebensee Unbenanntes Projekt Ausbau KW Kaunertal 400 Nach 2020 Erweiterung Kraftwerksgruppe Sellrain-Silz/Kühtai PSKW Limberg III Energiespeicher Riedl Unbenanntes Projekt Summe Quelle: Österreichs Energie, 2012 Erhöhung der inst. Leistung auf 7,2 GW bis 2030 Annahme: Eingangsgröße für MOS2030 (repräsentiert ein Max-Szenario)

14 Bestimmung der Leistungen Power2Heat in Fernwärmenetzen Maximale thermische Last Power2Heat Leistung Anteil SW Flensburg 320 MW 30 MW 9,4% Deutschland MW MW 9,4% 14

15 Bestimmung der Leistungen Weitere Technologien Work in progress 15

16 Einordnung der Speicher in eine Merit Order Schematische Darstellung des Aufbaus einer Merit Order aus den drei Speicherkategorien: η = 100 % η < 100 % Energieäquivalente 16 Die Variation der Kategorien 2 und 3 ist durch einen Doppelpfeil entlang der Ordinate gekennzeichnet.

17 Von der statischen zur dynamischen Merit Order Maximaler Nutzen wird durch maximale Kostenreduzierung erzielt. Für jeden Zeitpunkt ergibt sich eine spezifische Merit Order aufgrund von: maximaler Speicherdauer Verfügbarkeit (Variation in der Leistung) Variation der Stromgestehungskosten 18

18 Fazit - 1 Die Herausforderungen der Energiewende können in zwei Fragen zusammengefasst werden: Welche Systeminfrastruktur ist unter gegebenen Randbedingungen aus Kostensicht am günstigsten für das Versorgungssystem? Wie sollte der Markt ausgestaltet sein, damit eine volkswirtschaftlich sinnvolle Systeminfrastruktur auch unter betriebswirtschaftlichen Gesichtspunkten Sinn macht? Alle Technologien von Lastflexibilisierung bis zur Speicherung von Wärme können als funktionaler Speicher interpretiert werden 19 Funktionale Speicher lassen sich in drei Kategorien aufteilen: Speicherung elektrischer Energie ohne Verluste Speicherung elektrischer Energie mit Verlusten Speicherung von Energieäquivalenten

19 Fazit - 2 Die Merit Order der Energiespeicher ist in Realität hoch dynamisch. Eine statische Merit Order lässt daher nicht wie die Merit Order der Kraftwerke keinen direkten Rückschluss auf die eingesetzten Speicher zu. Die dynamische Merit Order ergibt sich erst aus einer Speichereinsatzplanung, die verschiedene Randbedingungen berücksichtigt 20

20 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit und die Unterstützung von 21 Christoph Pellinger: Tel.: , Mail: