BMWi-Speicherkonferenz Speicher: Bedarf, Potentiale und Technologien

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1 Speicher: Bedarf, Potentiale und Technologien Berlin, 8. Oktober 2014

2 Übersicht 1. Hintergrund: Forschungsprojekt StoRES 2. Flexibilitätsanforderungen im Kontext der Energiewende 3. Kategorisierung von Speichern und anderen Flexibilitätsoptionen 4. Wie hoch ist der Speicherbedarf? 5. Zwischenfazit 2

3 1 Hintergrund: Forschungsprojekt StoRES StoRES: Storage for Renewable Energy Sources Zuwendung des BMU/BMWi, Modellbasierte ökonomische Analysen von Speichern im Kontext anderer Flexibilitätsoptionen Modularer Aufbau: Analysen spezifischer Fragestellungen mit jeweils passenden Modellansätzen Speicherbedarf Interaktionen verschiedener Flexibilitätsoptionen Marktmachtfragen 3

4 2 Die Energiewende erfordert unterschiedliche Arten von Flexibilität zur Erhaltung der Systemsicherheit Ausgleich der erwarteten, fluktuierenden Residuallast: Tagesausgleich, Saisonausgleich Temporäre Überschusssituationen Spitzenlastdeckung Lastgradienten Ausgleich von Prognosefehlern (Frequenzhaltung) Spannungshaltung, weitere SDL Räumlicher Ausgleich Grundsätzlich nichts neues Aber Anforderungen und Art der Bereitstellung verändern sich Verschiedene Speichertypen können Beiträge leisten 4

5 2 Beispiel: Tagesausgleich, Überschüsse, Gradienten A: Tagesausgleich (A 1 &A 2 ) B: Aufnahme von Überschüssen Schill (2013), Vierteljahrshefte zur Wirtschaftsforschung 5

6 2 Einsatzbereiche von Stromspeichern illustriert an einer Residuallast-Dauer-Kurve A: Tagesausgleich, Gradienten etc. B: Integration von Überschüssen C: Saisonausgleich und Spitzenlastdeckung ggf. sehr lange Speicherdauer Schill (2013), Vierteljahrshefte zur Wirtschaftsforschung 6

7 3 Kategorisierung von Speichertechnologien Nach Energieform der Inputs und Outputs Power-to-Power, X-to-Power, Power-to-X Nach zwischengespeicherter Energieform Mechanisch, elektrochemisch, chemisch, thermisch,... Nach Entladedauer Minuten, Stunden, Tage, Wochen Nach Einsatzzweck und Netzebene Übertragungs-/Verteilnetze Dezentral, netzbezogen, Mischformen 7

8 3 Speicher und andere Flexibilitätsoptionen Flexibilitätsoptionen Stromspeicher Power-to-Power Beispiele Mechanische, elektrochemische, chemische Stromspeicher Funktionale Stromspeicher und Indirekte Wasserspeicherung andere erzeugungsseitige Optionen Flexibilisierung KWK und Biomasse Power-to-Power / X-to-Power Lastverschiebung Angepasste Einspeisung FEE Flexible konventionelle Kraftwerke Neue flexible Lasten Power-to-Heat Power-to-X Power-to-Gas Power-to-Mobility Netzseitige Maßnahmen Netzausbau und -optimierung Leistungselektronik 8 Schill (2013), Vierteljahrshefte zur Wirtschaftsforschung

9 4 Wie hoch ist der Speicherbedarf? Nur kontextabhängig zu beantworten! Frage des Einsatzbereichs Arbitrage, Aufnahme von Überschüssen Spitzenlastdeckung Systemdienstleistungen Engpassmanagement... 9 Frage des Gesamtsystems und der Alternativen: Kraftwerkspark Entwicklung Flexibilitätsbedarf und Flexibilitätsoptionen Größe des Ausgleichsverbunds Politische Ziele und Marktanreize (z.b. Eigenverbrauch)

10 4 Beispiel 1: Speicherbedarf für Überschussintegration in Deutschland Bis 2032 kein Speicherbedarf bei freier EE-Abregelung Speicherbedarf steigt stark bei restringierter Abregelung, v.a. in unflexiblem System Schill (2014), Energy Policy. 10

11 4 Beispiel 2: Speicherbedarf hängt von Abregelung, Netzausbau und Kraftwerken ab Reference Decreased curtailment 100 EUR/MWh Decreased curtailment 1000 EUR/MWh No network extension Exogenous storage Reference Decreased curtailment 100 EUR/MWh Decreased curtailment 1000 EUR/MWh No network extension Exogenous storage Wolf-Peter Schill Egerer und Schill (2014), Economics of Energy Environmental Policy

12 5 Zwischenfazit Die Energiewende erfordert verschiedene Arten von Flexibilität Verschiedene Typen von Speichern können Beiträge leisten Speicher stehen dabei im Wettbewerb mit anderen Flexibilitätsoptionen Frage des Speicherbedarfs extrem kontextabhängig Potenzialbeschränkungen auf absehbare Zeit kein limitierender Faktor Aus Systemsicht sinnvolle Speicheranwendungen müssen im Markt umsetzbar sein 12

13 6 Publikationen des Projekts StoRES Schill, W.-P. (2013): Systemintegration erneuerbarer Energien: Die Rolle von Speichern für die Energiewende. Vierteljahrshefte zur Wirtschaftsforschung 03/2013, Borden, E., Schill, W.-P. (2013): Policy Efforts for the Development of Storage Technologies in the U.S. and Germany. DIW Discussion Paper Borden, E. (2014): Expert Views on the Role of Energy Storage for the German Energiewende. Final report of the Alexander von Humboldt Foundation German Chancellor Fellowship. Schill, W.-P. (2014): Residual Load, Renewable Surplus Generation and Storage Requirements in Germany. Energy Policy 73, Egerer, J., Schill, W.-P. (2014): Power System Transformation toward Renewables: Investment Scenarios for Germany. Economics of Energy and Environmental Policy 3(2), Zerrahn, A., Schill, W.-P. (2014): On the representation of demand-side management in power system models. Memo, submitted to Energy. Laufende Publikationen: 13

14 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit. DIW Berlin Deutsches Institut für Wirtschaftsforschung e.v. Mohrenstraße 58, Berlin Redaktion Wolf-Peter Schill

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