Potenzial des Demandside Managements
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1 Potenzial des Demandside Managements Einführung Notwendigkeit der Laststeuerung Definition und technisches Potenzial Integration und Wert von Laststeuerung Zusammenfassung Andreas Schäfer Berlin, 18. Januar 212
2 Einführung 2 Hintergrund Aktuelle und zukünftige Entwicklungen in der Energieversorgung Steigende Primärenergiepreise und damit Energieerzeugungskosten Forcierter Ausstieg aus der Kernenergie Abnahme konventioneller Kraftwerksleistung Förderung regenerativer Energiequellen Ausbau Erzeugungskapazität erneuerbarer Energien (EE) mit Einspeisevorrang Verringerte Steuerungsmöglichkeiten der Einspeisung Bereitstellung von Flexibilität zur Netzsteuerung / Integration EE notwendig Zunehmende Anbindung von Verbrauchern mittels Informationstechnologie ( Smart Metering ) Ausnutzung von Laststeuerungspotenzialen möglich Kann eine Laststeuerung Beitrag zu einem flexiblen Energiesystem liefern?
3 Entwicklung Energiesystem 3 Notwendigkeit einer Nachfrageflexibilisierung (1) Vergleich Einspeisesituation Deutschland 21 und 23 - exemplarische Woche Einsp peisung / Nachfrage 8 GW GW 6 Erzeugung aus Wind und Photovoltaik wird zukünftig Nachfrage teilweise übersteigen Verschärfung dieser Situation durch Weitere Must-Run-Erzeugung (z.b. Biomasse, Kraft-Wärme-Kopplung) 4 2 Restriktionen aus Netztopologie und Netzbetrieb Notwendige thermische Mindestleistung durch rotierende Massen Netzengpässe und -überlastungen Flexibilität des Energiesystems entscheidend Windenergie Photovoltaik Nachfrage
4 Entwicklung Energiesystem 4 Notwendigkeit einer Nachfrageflexibilisierung (2) Lösungsansätze zur Anpassung von Erzeugung und Nachfrage 1. Speicherung elektrischer Energie Mehr als Verdopplung bestehender Speichertechnologie in Beispiel notwendig 2. Abregelung von Vorrangeinspeisung Ökologisch fraglich Vorhaltung hoher konventioneller Backup-Leistung notwendig Einspeisung / Nachfrage 8 GW Ausgleich durch Ex-/Import elektrischer Energie in das Ausland Hohe Korrelation regenerativer Einspeisung bewirkt ähnliche Situationen im Ausland Zunehmend reduzierte Autarkie der Energieversorgung 4. Anpassung der Nachfrage durch Demandside Management (DSM)
5 Demandside Management 5 Definition von Demandside Management Intertemporale, zielgerichtete, auf Anreizen basierte Änderung des Verbrauchs elektrischer Energie Ziel: Kostenreduktion durch Absenken / Steigerung der Last oder durch zeitliche Verschiebung Laststeuerung charakterisiert durch Maximal verschiebbare Leistung Maximale Dauer (Verschiebehorizont) Verschiebbare Energie Saison- / Tageszeitabhängigkeit Teilnahmegrade Verschiebungsstrategie und Tarif Verschiebehorizont begrenzt auf wenige Stunden Verschiebbare Last Load Shifting Peak Clipping Valley Filling 1% 8% 6% 4% 2% % Verschiebehorizont h Quelle: Weltbank / CRA
6 Demandside Management Potenzial 6 Potenzial von Demandside Management (1) Leistung Unterschiedliches Potenzial für Demandside Management verschiedener Anwendungen und Wirtschaftssektoren Aufgliederung in Potenzial für Industrie, Gewerbe und Haushalte Unterscheidung in verschiebbare Leistung und Energie 8 GW 4-4 DSM-Leistung DSM-Arbeit 8 4 TWh -4 8 En nergie -8 Haushaltsanwend. Kühlen Gefrieren Kälte Klimati-sier ung Wärme Chemie/ Papier Metall/ Steine Sonstige -8 8 Haushalte Gewerbe Technisches Verschiebepotenzial von bis zu 13 GW ca. 15 % der Spitzenlast Max. verschiebbare Arbeit von 18 TWh ca. 3 % der Nachfrage Reales, wirtschaftliches Potential darunter Industrie Quelle: eigene Darstellung, Klobasa, M., dena
7 Demandside Management Anwendung 7 Integration von Demandside Management in das Energiesystem Spotmarktteilnahme Aufwand / Steuerungsm möglichkeiten Integration der Laststeuerung zunächst auf Industrie- und Gewerbeebene durch hohe spezifische Leistung je Anwendung Insbesondere Integration auf Haushaltsebene erfordert Anreize und Tarifstrukturen Time of Use Lastunterbrechung Reservevermarktung Real Time Pricing Direkte Laststeuerung HT-/NT-Tarif Bereits heute Stand der Technik und angeboten Zugriff auf einzelne Lasten mit Möglichkeit der Abregelung Ausregelung kritischer Netzsituationen durch Peak Clipping Vermarktung von steuerbaren Lasten am Spotmarkt, insb. für Industrie Bereitstellung von Laststeuerungspotentialen zur Frequenzregelung Einzelne Industrieprozesse bereits heute in Vermarktung Vorgabe von Preiszeitreihen in Echtzeit / Day Ahead - bspw. orientiert an Windeinspeisung Direkte Steuerung einzelner Lasten / Lastanpassung durch Händler / Netzbetreiber, höchster Aufwand an Smart Metering und Tarifierung Nutzung von Smart Metering und Preisgestaltung essentiell für Laststeuerung Tarifgestaltung IKT-Anbindung Integration Bilanzkreis Präqualifikation Smart Metering Echtzeit-steuer ung Voraussetzung gen
8 Demandside Management Bewertung 8 Auswirkungen einer Laststeuerung Simulation des deutschen Versorgungsgebiets im Jahr 23 Untersuchung unterschiedlicher Teilnahmegrade von Demandside Management Optimierung der Erzeugungskosten ohne Anbindungskosten DSM 1% Abre egelung EE 8% 6% 4% Red duktion CO 2 kt-2 CO % -8 % % 5% 1% Integration DSM -1 Zunehmende Integration der Last als flexibler Teil des Versorgungssystems bewirkt Integration EE und leicht reduzierte CO 2 -Emissionen Bereits kleine Integrationsstufen DSM mit hoher Integrationswirkung Zusätzliche Kostenreduktion der Erzeugungskosten zu beobachten % 5% 1% Integration DSM
9 Zusammenfassung 9 Zusammenfassung Steigende fluktuierende Einspeisung regenerativer Energiequellen Rückgang konventioneller Erzeugung Ausgleich erneuerbarer Energien wird zunehmend zur Herausforderung Flexibilisierung der Nachfrage kann hierzu Beitrag leisten Demandside Management als zielgerichtete Beeinflussung und Verschiebung der Last Hauptanwendungsgebiete zunächst im Bereich der Industrie und des Gewerbes Technisches Potenzial des DSM vergleichsweise hoch (bis zu 18 TWh / 13 GW) Integration von DSM in Energiesystem mit Reduktion von abgeregelter EE-Einspeisung bis zu 6 % und Emissionsminderung bei reduzierten Kosten Demandside Management flächendeckend nur durch Einführung geeigneter Tarife und Anreize möglich DSM kann Beitrag zur Flexibilisierung des Energiesystems beitragen DSM geht einher mit Speichern, Netzausbau und Backup-Erzeugung
10 1 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Andreas Schäfer Leiter Forschungsgruppe Stromerzeugung und Energiehandel Institut für Elektrische Anlangen und Energiewirtschaft / RWTH Aachen as@iaew.rwth-aachen.de
11 Folientitel 11 BACKUP
12 Demandside Management Potenzial 12 Potenzial von Demandside Management (2) Technisches Potenzial nicht konstant vorhanden Anwendungen differieren zeitlich Ableitung von Laststeuerungsprofilen und Tagesgängen DS SM-Potenzial 12 GW h 23 Zeit Haushalte Industrie Gewerbe Derzeitiges wirtsch. Potential 1% Berücksichtigung der unterschiedlichen Verschiebedauern notwendig Viele Anwendungen nur um geringe Stundenzahl variierbar Teilnahmegrade unter der technischen Möglichkeit Deutliche Einschränkung des Verschiebepotenzials 8% 6% 4% 2% % h 24 Quelle: eigene Darstellung
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